Descubren cómo ver el comienzo del universo

Volver al principio de todo. Durante siglos, los humanos hemos estado tratando de desentrañar los misterios del universo, desde cómo se formó hasta cómo funciona a día de hoy. Pero ahora, una reciente investigación sugiere que al examinar las ondas en la estructura del universo seremos capaces de descubrir secretos sobre sus comienzos. Así es: la propagación de ondas gravitacionales a través de la materia podría revelar las ondas en el espacio-tiempo generadas por el Big Bang.

El comienzo de todo: el Big Bang

Las ondas gravitacionales fueron predichas por primera vez por el físico Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su teoría de la relatividad, y no son sino las perturbaciones en el espacio-tiempo causadas por el movimiento de objetos muy densos. Estas ondas viajan por el espacio a la velocidad de la luz y la primera vez que las detectamos fue en 2015 gracias al Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) en detectores en el estado de Washington y Luisiana.

"No podemos ver el universo primitivo directamente, pero tal vez podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas gravitacionales de esa época afectaron la materia y la radiación que podemos observar hoy", comenta uno de los autores del nuevo estudio publicado en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Los físicos han utilizado la propagación de ondas electromagnéticas a través del plasma como un análogo de las ondas gravitacionales, ideando un conjunto de ecuaciones que describen qué buscar cuando las ondas gravitacionales viajan a través de estrellas y gas en las profundidades del espacio; esto es, calculando cómo se mueven las ondas electromagnéticas a través del plasma, la sopa de electrones y núcleos atómicos que alimenta las instalaciones de fusión.

Ondas de plasma

“Básicamente, pusimos la maquinaria de ondas de plasma a trabajar en un problema de ondas gravitacionales”, dicen los autores.

Estos signos podrían revelar las escurridizas ondas gravitacionales que viajan a través del espacio más allá de nuestra limitada capacidad para detectarlas: desde las ondas gigantes de baja frecuencia generadas por la colisión de agujeros negros supermasivos hasta el colosal sonido de la expansión del universo, apenas fracciones de segundo después del Big Bang.

Garg creó fórmulas que teóricamente podrían llevar a las ondas gravitacionales a revelar propiedades ocultas sobre los cuerpos celestes, como estrellas que están a muchos años luz de distancia.

"Pensé que este sería un proyecto pequeño de seis meses para un estudiante de posgrado que implicaría resolver algo simple", comentó I.Y. Dodin, coautor del trabajo. "Pero una vez que comenzamos a profundizar en el tema, nos dimos cuenta de que se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer un trabajo teórico muy básico aquí".

Según los expertos, la propagación de ondas gravitatorias a través de la materia debería producir una señal detectable que podría ofrecer a los científicos una nueva forma de comprender los primeros momentos del universo. Podríamos estar ante una nueva y poderosa herramienta para este campo de la astronomía.

Los autores ahora planean utilizar la técnica para analizar datos en un futuro próximo.

Referencia: 

“Gravitational wave modes in matter” by Deepen Garg and I.Y. Dodin, 10 August 2022, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

DOI: 10.1088/1475-7516/2022/08/017