Un nuevo estudio liderado por la Universidad de Portsmouth en Reino Unido propone que el Big Bang no fue el comienzo absoluto de la historia del universo. Es posible que algunos agujeros negros se hayan formado mucho antes del nacimiento del universo tal como lo conocemos y hayan sobrevivido a un evento de "rebote cósmico". El equipo de investigación llama a estos hipotéticos objetos "fósiles cósmicos" y cree que aún pueden estar dispersos por todo el universo y se espera que ayuden a resolver la materia oscura, uno de los misterios más profundos de la astronomía contemporánea.

La cosmología tradicional cree que hace unos 13,8 mil millones de años, el universo explotó desde un estado inicial extremadamente caliente y denso, el llamado "Big Bang", y luego gradualmente se formaron galaxias y estructuras de gran escala. Este modelo estándar ha sido extremadamente exitoso a la hora de explicar la radiación cósmica de fondo de microondas y la distribución de galaxias a gran escala, pero aún deja muchos misterios sin resolver, tales como: por qué ocurrió el big bang, por qué el universo estaba en un estado tan "especial" en primer lugar, cuál fue el mecanismo físico que impulsó la inflación temprana y las verdaderas identidades de la materia oscura y la energía oscura.

El autor principal del nuevo estudio, el profesor Enrique Gaztañaga del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth y del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona, ​​España, señaló que este trabajo explora la posibilidad de conectar múltiples problemas difíciles al mismo tiempo. En esta imagen, el universo no se originó a partir de una única singularidad de "explosión", sino que experimentó un "rebote cósmico" de contracción a expansión, y en el proceso produjo un efecto de expansión rápida similar a la inflación. Algunas de las estructuras cósmicas más antiguas pueden haber existido antes del rebote y haber pasado por la fase de rebote como "reliquias", reteniendo información de épocas cósmicas anteriores.

En el marco de la teoría general de la relatividad de Einstein, el Big Bang tradicional suele asociarse con una "singularidad": en este estado idealizado, la densidad de la materia se acerca al infinito y las leyes físicas existentes fallan. Muchos físicos teóricos ven las singularidades como una señal de que las teorías actuales han alcanzado sus límites aplicables, más que como el verdadero punto de partida metafísico del universo. Por el contrario, la "cosmología de rebote" imagina que el universo comenzó como una enorme nube de materia, primero experimentó una lenta contracción y luego se invirtió cuando la densidad alcanzó un estado extremadamente alto pero aún finito, pasando así de la contracción a la expansión y evitando una singularidad matemática infinita.

El equipo de investigación cree que este rebote cósmico puede producirse por los efectos naturales de la física cuántica. Cuando la densidad de la materia es extremadamente alta, los efectos cuánticos producen un efecto similar a la presión que evita que la materia se comprima a tamaños infinitesimales. Este mecanismo tiene precedentes en objetos densos como las enanas blancas y las estrellas de neutrones. En el nuevo modelo, este tipo de presión cuántica se extiende a la escala de todo el universo: a medida que el universo se contrae en su conjunto, los efectos cuánticos evitarán un mayor colapso a una cierta densidad crítica y desencadenarán una nueva ronda de expansión, mientras se reproduce una fase de expansión rápida similar a la inflación inicial.

Este mecanismo puede no sólo proporcionar una explicación natural de la inflación, sino que también puede estar relacionado con la expansión acelerada del universo que se observa hoy en día, a menudo atribuida a la "energía oscura". El estudio propone que los efectos cuánticos y las estructuras densas producidas durante la contracción y el rebote tempranos pueden manifestarse como gravedad adicional o "componentes de energía efectiva" a gran escala, afectando así la evolución posterior del universo.

En esta narrativa de la historia cósmica, los agujeros negros juegan un papel clave. La investigación señala que algunos agujeros negros pueden haberse formado cuando el universo aún estaba en la etapa de contracción y permanecieron intactos durante el proceso de rebote, viajando hacia el universo en expansión en el que vivimos hoy. Otra parte de los agujeros negros puede haberse formado poco después de rebotar: fluctuaciones de densidad anormalmente grandes en el universo primitivo habrían formado regiones de alta densidad, lo que habría facilitado que la materia colapsara bajo la influencia de la gravedad, creando agujeros negros y otras grandes estructuras cósmicas.

Según los cálculos del equipo de investigación, si existen cuerpos celestes compactos, lo suficientemente densos y con un tamaño superior a unos 90 metros, tendrán la capacidad de sobrevivir al proceso de rebote y aparecer como "reliquias" en la nueva ronda de expansión del universo. Estas posibles reliquias incluyen alteraciones de la densidad, objetos compactos y antiguos agujeros negros. Los agujeros negros son motivo de especial preocupación porque no sólo registran información física sobre entornos gravitacionales extremos, sino que también pueden tener un impacto a largo plazo en la formación y evolución de galaxias posteriores.

En particular, puede haber una conexión directa entre estos antiguos agujeros negros supervivientes y la materia oscura. Si se formara y conservara un número suficientemente grande de agujeros negros durante la fase de rebote del universo, se espera que constituyan una gran parte de la materia oscura del universo, e incluso podrían convertirse en la fuente completa de materia oscura. Esto proporciona un camino de interpretación diferente de la hipótesis de las nuevas partículas para el problema de la materia oscura que ha preocupado durante mucho tiempo a la comunidad astronómica.

El modelo también puede proporcionar pistas sobre algunas anomalías en observaciones astronómicas recientes. Por ejemplo, los astrónomos han descubierto un grupo de objetos misteriosos llamados "pequeños puntos rojos" en el universo primitivo. Parecen estar relacionados con los agujeros negros supermasivos que crecieron rápidamente en el universo primitivo y están en tensión con la línea temporal tradicional de formación de estructuras. Una nueva investigación señala que si algunos agujeros negros masivos "preexistieron" después de que el universo rebotó, entonces el universo no necesitaba comenzar desde cero al construir las primeras galaxias, lo que ayuda a explicar por qué objetos y estructuras densas "inesperadamente maduras" aparecieron muy temprano en la historia del universo.

Para probar este marco teórico del rebote cósmico y los restos de antiguos agujeros negros, el equipo de investigación propuso una variedad de posibles enfoques de observación. Una es buscar "ondas gravitacionales reliquias" de épocas cósmicas anteriores. Estas ondas en el espacio-tiempo, producidas por colapsos y rebotes a gran escala, pueden permanecer hasta el día de hoy con características espectrales específicas. El segundo es buscar huellas sutiles en la radiación cósmica de fondo de microondas, detectando señales residuales que pueden provenir de condiciones anteriores al Big Bang.

El profesor Gastaniaga enfatizó que esta teoría aún está en etapa de desarrollo y que se necesita mucho trabajo para perfeccionar el modelo y compararlo con los datos de observación precisos que se acumulan. Sin embargo, si el universo experimentó un rebote, entonces los componentes "oscuros" que dan forma a las galaxias y estructuras a gran escala hoy en día -incluidas posibles manifestaciones de materia oscura e incluso energía oscura- probablemente sean estructuras profundas que quedaron de una época cósmica anterior al Big Bang.

El estudio, titulado "Reliquias del rebote cósmico: agujeros negros, ondas gravitacionales y materia oscura", se publicó el 24 de febrero de 2026 y promueve aún más debates de vanguardia sobre el origen del universo, la naturaleza de la materia oscura y los efectos cuánticos en entornos gravitacionales extremos.