¿Cómo podrían ser las estrellas en otros universos? En los reinos donde la fuerza detrás de la descomposición radioactiva es más fuerte o más débil que en nuestro cosmos, los científicos ahora encuentran que tales sistemas estelares a menudo pueden ser lugares habitables para la vida tal como los conocemos.

Las leyes de la física en nuestro universo incluyen una serie de constantes fundamentales, como la velocidad de la luz. Sin embargo, muchos modelos científicos permiten la existencia de un vasto conjunto de universos llamado multiverso, que podría incluir lugares donde las leyes de la física difieren.

Muchos investigadores han sugerido previamente que variaciones suficientemente grandes en las leyes de la física darían como resultado universos sin vida, de modo que solo se permitirían pequeñas diferencias en las constantes fundamentales. Para examinar más a fondo esta idea, los astrofísicos examinaron los universos donde las fuerzas nucleares podían diferir y especularon sobre la posible habitabilidad de estos lugares alternativos.

Alex Howe, astrofísico teórico de la University of Michigan en Ann Arbor, dijo en un comunicado:

No sabemos si existen otros universos, y si lo hacen, es casi seguro que no podemos observarlos. Sin embargo, al hacer este experimento mental, estamos ayudando a responder una pregunta fundamental: ¿nuestro universo tenía que ser como es o por qué tenía que ser? Al hacerlo, aprendemos más sobre nuestro propio universo”.

Los científicos se centraron en la interacción débil, también conocida como la fuerza débil y la fuerza nuclear débil. Esta fuerza es responsable de la descomposición radioactiva; por ejemplo, hace que los neutrones se descompongan en protones, electrones y partículas eléctricamente neutras conocidas como antineutrinos electrónicos.

¿Podrían las estrellas en universos paralelos con diferentes constantes físicas aún albergar planetas potencialmente habitables? Crédito: NASA

Habitabilidad en el Multiverso

Una forma clave en que los científicos midieron la habitabilidad fue estimar si los mundos en estos universos podrían albergar agua líquida en sus superficies. Hay vida prácticamente donde hay agua líquida en la Tierra, por lo que la búsqueda de vida fuera de la Tierra a menudo se centra en el agua.

Investigaciones anteriores encontraron que un universo donde la fuerza débil está totalmente ausente podría ser aún habitable. En el nuevo estudio, los investigadores examinaron escenarios donde la fuerza débil todavía estaba presente pero más débil que en nuestro universo, así como casos donde era más fuerte.

Según los investigadores, en los universos con una fuerza débil más fuerte, los neutrones se deteriorarían más rápidamente, por lo que el universo primitivo en ese escenario casi no tendría helio. Esto está bien cuando se trata de niveles de agua en el universo, porque el agua se compone de hidrógeno y oxígeno.

En los universos con una fuerza débil más inferior, los neutrones se descomponen más lentamente, lo que lleva a más helio. Para que cualquier hidrógeno sobreviva sin ser incorporado en núcleos atómicos más grandes, los científicos encontraron que una constante fundamental diferente tendría que ser más pequeña. En otras palabras, la proporción de bariones, que incluye protones y neutrones, a los fotones, de los que está formada la luz, tendría que reducirse.

La fuerza débil también desempeña un papel en la forma en que las estrellas fusionan el hidrógeno en los átomos de helio, lo que puede influir en qué tan brillantes, calientes, grandes y longevas son las estrellas. Además, la fuerza débil controla la frecuencia con la que los neutrinos interactúan con la materia regular, lo que a su vez tiene un efecto en la forma en que la energía drena desde el interior de las estrellas.

Los universos con una fuerza débil más débil tendrían estrellas con más deuterio, que es un átomo de hidrógeno con un neutrón adicional dentro de su núcleo. Las estrellas ricas en deuterio serían más grandes, más brillantes y más rojas que las estrellas equivalentes en nuestro universo, pareciéndose a las estrellas gigantes rojas de nuestro cosmos.

Los universos con una fuerza débil más fuerte tendrían estrellas con más helio-3, que es un átomo de helio al que le falta un neutrón de su núcleo. Estas estrellas serían ligeramente más brillantes y de mayor diámetro que las estrellas equivalentes en nuestro universo y tendrían tiempos de vida más breves, aunque tendrían temperaturas similares.

De acuerdo al estudio, es posible que otras estrellas puedan acoger planetas aptos para la vida.

Variedad de formas, variedad de universos

Si bien las estrellas en estos universos son algo diferentes a las nuestras, sus temperaturas de superficie, luminosidades, diámetros y tiempos de vida comparables significan que estos universos permanecerían potencialmente habitables en un amplio rango de fuerzas para la fuerza débil, según los investigadores.

Howe dijo:

Lo más sorprendente para mí fue que en la mayoría de los universos posibles, las estrellas todavía funcionan de una forma u otra. En muchos universos posibles, las estrellas tendrían incluso ciclos de vida más complejos que los nuestros o podrían ser más favorables para la vida”.

Pero eso no es todo…

Hoew agregó:

En general, en mi opinión, la implicación más importante es que hay muchas formas diferentes en que un universo podría funcionar y aún así respaldar la vida, no solo la física de la nuestra.

La investigación futura puede examinar universos con diferentes fuerzas de la fuerza nuclear fuerte, la fuerza más fuerte conocida entre las partículas, que une a los protones en los núcleos atómicos, a pesar de su repulsión mutua”.

El estudio científico ha sido publicado en Physical Review D. y puede ser leído en su totalidad en el sitio web de pre-impresión arXiv.org.