Una nueva teoría radical con respecto al origen del universo sugiere que las ondas gravitacionales, pequeñas ondas en el espacio -tiempo predichas por primera vez por Albert Einstein en 1915, podrían haber dado lugar a materia cósmica, eventualmente desove galaxias, estrellas y planetas.
La teoría tiene como objetivo eliminar un rango de parámetros especulativos y ajustables dentro del estándar Teoría del Big Bang. El hecho de que estos parámetros puedan modificarse tan libremente es un desafío, ya que significa que los científicos no pueden decir si un modelo del comienzo del universo realmente predice observaciones del cosmos moderno, o si simplemente se ha adaptado para adaptarse a esta imagen.
“Durante décadas, los cosmólogos han estado trabajando en un modelo, el ‘paradigma inflacionario’, que sugiere que el universo se expandió a un ritmo increíble, explicando todo lo que observamos hoy”, dijo a Space.com el líder del equipo Raúl Jiménez de la Universidad de Barcelona. “El nuevo modelo sugiere que las oscilaciones cuánticas naturales del espacio -tiempo mismo, olas gravitacionalesfueron suficientes para desencadenar las pequeñas diferencias de densidad que finalmente dieron lugar a galaxias, estrellas y planetas “.
“El paradigma inflacionario puede explicar por qué nuestro universo es tan homogéneo e isotrópico [possessing the same amount of matter at the same density in all directions] y que las fluctuaciones de un origen cuántico de la densidad primordial surgen de la amplificación de las fluctuaciones de vacío de un campo escalar. Esto es crucial porque estas fluctuaciones cuánticas primordiales son precisamente las semillas que explican toda la estructura del universo que vemos hoy “, dijo Daniele Bertacca de la Universidad de Padua a Space.com. “Pero hay un problema: esta teoría incluye demasiados parámetros ‘libres’ o ‘sintonizables’, que se pueden ajustar a voluntad.
“Demasiada flexibilidad en la ciencia puede ser problemática porque dificulta determinar si un modelo realmente está prediciendo algo o simplemente adaptando, un posteriori [after the fact]a los datos observados “.
Inflación no ‘inflaton’
El modelo del equipo comienza con la inflación cósmica inicial descrita por un estado cósmico en expansión llamado “espacio de Sitter”, que explican puede considerarse como una condensación de “gravitones“Las partículas hipotéticas que transmiten la fuerza de la gravedad de manera similar que fotones son las “partículas mensajero” (o bosones de calibre) de la fuerza electromagnética.
Este espacio-tiempo de Sitter se habría deteriorado por completo cuando su estado de casi equilibrio, cuando los efectos cuánticos se volvieron tan fuertes que hicieron que el universo se convirtiera en un sistema cuántico caótico.
Todo esto representa su modelo, dependiendo de una única escala de energía que continúe en tener en cuenta todas las predicciones de la evolución cósmica.
Esto elimina la necesidad de una variedad de campos y partículas hipotéticos, como el campo “Inflaton”, un campo hipotético con una energía de alta potencial que generó una fuerza repulsiva en el universo temprano, que causó una inflación rápida y exponencial en algunos modelos Big Bang. En cambio, las ondas gravitacionales, como oscilaciones cuánticas naturales del espacio-tiempo en sí, son suficientes en este modelo para crear las fluctuaciones de densidad que conducen a estructuras en desarrollo de materias como galaxias, estrellas y planetas.
“Esto fue casi ‘mágico’, ya que el único parámetro libre de la escala De Sitter es su escala de energía, y debido a su complejidad y no linealidad, esto resulta vinculado al nivel observado de fluctuaciones”, dijo Bertacca. “Es precisamente la elegancia y la simplicidad del modelo propuesto, y la ausencia de parámetros libres, lo que son clave.
“Además, esperamos que pueda explicar de manera elegante y natural la escala de energía y el curso temporal de la inflación. Ambos determinan todas las predicciones observables y son necesarias para resolver el horizonte cosmológico y los problemas de planitud”.
Por supuesto, esto es ciencia, no magia, y cuando se trata de cualquier teoría científica, la verificación con evidencia de observación es clave. El equipo piensa que su modelo podría proporcionar huellas digitales que se pueden detectar en datos astronómicos.
“Al igual que todos los modelos teóricos, los nuestros deben confirmarse mediante mediciones y observaciones que los investigadores pueden analizar, evaluar y comparar los datos de experimentos basados en tierra y basados en el espacio hoy y en el futuro cercano”, dijo Bertacca. “Estas ondas gravitacionales interactúan y generan complejidad con el tiempo, lo que lleva a predicciones comprobables que los investigadores ahora pueden comparar con datos reales”.
Los datos que podrían confirmar o refutar este nuevo modelo incluyen mediciones de un fósil cósmico llamado fondo de microondas cósmico (CMB), un campo de radiación que quedó de un evento justo después del Big Bang. Observaciones del Estructura a gran escala del universo y medidas de ondas gravitacionales primordiales También podría hacer o romper este nuevo modelo.
“Nuestro trabajo proporciona un marco minimalista pero poderoso, elegante y potencialmente falsificable. Esta es la ciencia en su mejor momento: predicciones claras que las observaciones futuras pueden confirmar o refutar”, concluyó Jiménez. “Finalmente, estos nuevos resultados demuestran que es posible que no necesitemos ingredientes especulativos para explicar el cosmos, pero solo una comprensión profunda de la gravedad y la física cuántica. Si el modelo es cierto, podría marcar un nuevo capítulo en la forma en que pensamos sobre el nacimiento del universo”.
La investigación del equipo se publicó en julio en la revista. Investigación de revisión física.