El universo primitivo experimentó una fase de rápida expansión, conocida como inflación. Durante décadas, los cosmólogos asumieron que esta expansión fue impulsada por una nueva entidad en el universo, conocida como inflatón. Pero una nueva investigación sugiere que podría haber sido posible inflar el universo sin que nada nuevo impulsara esa inflación.
En la década de 1970, el físico Alan Guth elaboró una imagen radical del universo primitivo. Originalmente con la intención de resolver algunas propiedades problemáticas exhibidas por la física de alta energía en el universo joven, denso y caliente, concibió un modelo en el que un nuevo campo cuántico, denominado inflatón, impulsó un período corto pero intenso de expansión estupendamente acelerada. , inflando el universo en muchos órdenes de magnitud en menos de un segundo.
La inflación ha persistido como una fuerte hipótesis del universo primitivo porque resuelve muchos problemas a la vez. Por un lado, explica por qué el El cosmos parece geométricamente plano.: Es tan grande que, a pesar de su curvatura general, cualquier parte del universo parecerá plana. También explica por qué las regiones del universo separadas por grandes distancias son más o menos iguales: llegaron a conocerse antes de que la inflación las separara.
Lo más importante es que la inflación explica cómo obtuvimos nuestras estructuras a gran escala. El acto de inflación tomó la espuma cuántica del espacio-tiempo y la expandió a escalas mayores, depositando las semillas gravitacionales que algún día crecerían hasta convertirse en estrellas, galaxias y el red cósmica.
Pero los misterios persisten. No sabemos la identidad del inflatón, qué lo impulsaba o por qué se apagó cuando lo hizo. Y no tenemos pruebas concluyentes de que la inflación realmente haya ocurrido.
A la luz de estos desafíos, tal vez haya una manera de reproducir las características observadas del universo sin necesidad de inflarlo. En un artículo recientelos astrofísicos describen un modelo en el que se produce inflación, lo que conduce a la estructura a gran escala del universo, sin que nada nuevo lo impulse.
El modelo comienza con una descripción del espacio que se está expandiendo debido a una constante cosmológica, muy parecida a la energía oscura observamos en el cosmos moderno. En ese contexto, la espuma cuántica está haciendo lo habitual: sacudir el espacio-tiempo a escalas submicroscópicas.
Esas fluctuaciones crean ondas gravitacionalesque son ondas que se extienden hacia el exterior a través del espacio. Las ondas gravitacionales por sí solas no pueden formar las semillas de las estructuras modernas, porque tienen el tipo equivocado de influencia en el espacio-tiempo.
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Pero los investigadores descubrieron que, en las condiciones adecuadas, las ondas gravitacionales provocadas por la espuma cuántica a veces pueden generar exactamente el tipo correcto de deformaciones en el espacio. Específicamente, buscaban deformaciones que fueran más o menos iguales en muchas escalas de longitud diferentes. Sabemos que las semillas de la estructura tenían que tener este tipo de patrón, porque eso es exactamente lo que observamos en el fondo cósmico de microondasel patrón de luz sobrante de cuando el universo tenía sólo 380.000 años. Ese resplandor conserva una huella de aquellas estructuras tempranas, y podemos utilizarlo para estudiar modelos de inflación.
Existen ligeras diferencias entre los tipos de estructuras generadas en este escenario de inflación sin inflación y la inflación tradicional. En este artículo, los investigadores no calcularon cuán fuertes son esas diferencias, pero el siguiente paso importante es explorar las consecuencias observacionales de este modelo.
El modelo no es perfecto. Todavía supone algo sobre el universo primitivo: a saber, que la constante cosmológica es lo suficientemente fuerte como para conducir a una rápida cosmos en expansión. Y no explica el problema de la planitud ni por qué zonas distantes del universo son más o menos iguales. Pero es una línea de estudio intrigante, porque puede abrir algunas ventanas alternativas potencialmente útiles que no dependen de una inflación para impulsar los cambios en el universo primitivo.
El joven cosmos sigue siendo un gran misterio en la vida moderna. cosmología. Y aunque creemos que estamos en el camino correcto (realmente parece que el universo experimentó un período de rápida expansión), todavía tenemos mucho que aprender.