Interrogante eterna

1) Casi nada... la pregunta de las preguntas.
Actualmente la Cosmología tiene una buena respuesta, aunque incompleta, para la primera cuestión, el origen del universo, y tres posibilidades para su final. Para ello se basa en tres observaciones cosmológicas fundamentales. En primer lugar está la expansión del universo descubierta por Hubble al detectar el corrimiento al rojo de la luz de las galaxias, tanto mayor cuanto más lejanas; el efecto es consecuencia del efecto doppler debido al alejamiento de unas galaxias de otras, tanto más veloz cuanto más lejos están. En segundo lugar tenemos la radiación de fondo, detectada por Penzias y Wilson, una débil radiación de microondas que no procede de un punto en concreto del firmamento sino que su procedencia se distribuye por igual de todo el y de forma uniforme (casi). La tercera observación cosmológica es la abundancia relativa de los elementos químicos en el universo; más o menos unas tres cuartas partes de hidrógeno y una cuarta parte de helio, apareciendo los demás elementos pesados en una proporción muchísimo menor.
¿A dónde nos llevan estas observaciones? De la primera observación se deriva lógicamente que en un momento del pasado las galaxias debieron estar muy juntas, es más, que debió existir un instante del tiempo en que todo el universo se encontraba concentrado en una singularidad de densidad infinita. El cociente entre la velocidad de las galaxias y su distancia es una constante, la constante de Hubble, y mide el ritmo de expansión del universo; el valor de esta constante nos permite retroceder en el tiempo para determinar que fue hace entre 10000 y 15000 millones de años cuando comenzó la expansión. En la actualidad hay un gran consenso en la comunidad científica de que ese instante es el de la gran explosión o Big Bang que dio origen al universo. La segunda observación confirma la teoría de que en los primeros instantes el universo sería muy caliente, lleno de radiación; con la expansión se iría enfriando y la frecuencia de la radiación iría disminuyendo. La tasa calculada predice que en el momento actual la frecuencia estaría en el rango de las microondas equivalente a la radiación emitida por un cuerpo a sólo 3 grados por encima del cero absoluto de temperatura; esto concuerda exactamente con lo que se ha detectado. La tercera observación encaja perfectamente en lo que predice la teoría para la abundancia de los elementos químicos más ligeros, hidrógeno y helio, formados en los primeros minutos después de iniciarse la expansión.
Con todo esto, está más o menos claro que el Big Bang fue el origen del universo. No sólo de la materia y la energía, sino del propio espacio y del propio tiempo; el "tejido" espacio-temporal comenzó en un único punto y se expande hasta alcanzar el tamaño actual con un radio de entre 10000 y 15000 millones de años-luz. No tiene sentido hablar de un tiempo "anterior" al Big Bang ni de un espacio "fuera" de los límites del universo. Podríamos preguntarnos, si todo comenzó en un solo punto singular, dónde se encuentra localizado ese punto. La respuesta es: en todos y en ningún lugar; esto es así porque sólo percibimos tres dimensiones espaciales y el universo tiene realmente cuatro o más dimensiones. Si imaginamos el universo como una "esfera" cuatri-dimensional, y nosotros vivimos en las tres dimensiones de su "superficie", el centro de dicha esfera no sería observable. Podemos hacer la analogía del globo que se infla; nosotros viviríamos en la superficie, la goma del globo (con dos dimensiones en lugar de tres, pero como analogía nos sirve), sin poder percibir su interior (la tercera dimensión del ejemplo que representa las cuatro reales) pero si podríamos percibir que la goma se expande.
¿Qué es lo que se espera para el final del universo? Esto depende de la gravedad. El universo se expande, sí, pero cada vez más lentamente. La expansión está siendo frenada por la atracción que unas galaxias ejercen sobre las otras; la masa del universo está sometida a su propia gravedad que actúa en contra de la expansión. La cuestión es cuanto vale esta atracción, si será suficiente para "parar" por completo la expansión. Existen tres posibilidades: primera, que exista tanta masa en el universo que, efectivamente, la expansión pare y comience la contracción de manera que las galaxias empiecen a acercarse unas a otras hasta que toda la masa colapse de nuevo en una singularidad de densidad infinita en cierto momento del futuro, lo que se conoce como Big Crunch (de ser este el caso también se especula con que tras este colapso se inicie de nuevo otra expansión, otro Big Bang, en una especie de "rebote", y así indefinidamente en una serie infinita de ciclos). Segunda, que exista exactamente el valor de masa necesario para que el universo se frene por completo en un tiempo infinito, sin contracción posterior, a este valor se le denomina masa crítica del universo. Tercera, que no exista masa suficiente para detener la expansión y ésta continúe indefinidamente. Puesto que, según la relatividad general, la gravedad se debe a que la masa "deforma" o "curva" el espacio, las tres posibilidades comentadas son equivalentes a considerar que el universo es cerrado, plano o abierto, respectivamente, según la masa sea suficiente para que el universo se curve sobre si mismo, sea la exacta para que no se curve en absoluto, o sea insuficiente y se curve, pero con curvatura negativa. El primer caso se representa por una esfera (curvatura positiva), el segundo por un plano infinito (curvatura nula) y el tercero por una superficie semejante a una silla de montar (curvatura negativa). El valor teórico de la masa crítica del universo está totalmente establecido; la cuestión sobre si la masa real del universo es mayor, igual o menor a este valor está todavía sin resolver. La masa contabilizada hasta la actualidad no llega al 10% de la crítica lo que movería a pensar que el universo es abierto y la expansión no cesará nunca. Pero la masa observada sólo corresponde a los astros visibles; se piensa que existe mucha más masa, lo que se denomina "masa oculta". Existen muchos candidatos para contener esta masa, no detectados porque no emiten luz: objetos supermasivos como "estrellas" marrones; los neutrinos, que apenas tienen masa pero podrían ser enormemente abundantes; los agujeros negros, etc. Como digo, la cuestión sigue abierta.
2) Los agujeros blancos son muy hipotéticos. Teóricamente, se derivan de soluciones válidas de las ecuaciones de la relatividad general, análogas a las que predicen los agujeros negros. Así como un agujero negro es una región del espacio de la cual nada puede escapar, un agujero blanco es una región del espacio en la que nada puede caer. Un agujero negro absorbe materia, un agujero blanco la expulsaría.
En realidad los agujeros blancos son predichos como el posible "otro extremo" de un agujero negro tan masivo que deformaría tanto el espacio que se abriría lo que teóricamente se define como "agujero de gusano" conectando dos puntos del espacio separados entre sí. La materia y la energía que saldría de un agujero blanco sería supuestamente la que cae dentro del agujero negro.
Los agujeros blancos, de momento, sólo existen en las discusiones entre físicos teóricos y aunque sean una solución matemáticamente válida a las ecuaciones de la relatividad general, eso no significa que realmente existan. La tendencia actual es a considerar que no existen, entre otras razones porque, de lo contrario, ya debería haberse descubierto alguno.