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1 de Julio de 2014
Cosmología

Tras las huellas de la inflación

Los astrónomos llevan cerca de veinte años estudiando el fondo cósmico de microondas desde la Antártida. Hace unos meses, un experimento obtuvo los que podrían ser los primeros indicios de las ondas gravitacionales generadas durante el nacimiento del universo.

ROBERT SCHWARZ

En síntesis

Postulada en los años ochenta del siglo pasado, la hipótesis de la inflación cósmica completa de manera muy elegante la teoría tradicional de la gran explosión.

Desde hace unos años, varios telescopios instalados en el Polo Sur buscan una impronta muy particular que la fase inflacionaria habría dejado en la radiación cósmica de fondo.

La colaboración BICEP2 anunció hace poco una señal compatible con las predicciones teóricas. Un detector complementario, la batería Keck, efectúa mediciones de referencia para corroborar los datos.

El universo, tal y como lo conocemos hoy, comenzó hace 13.800 millones años con la gran explosión, una afirmación que en la actualidad casi ningún científico pone en duda. El modelo cosmológico estándar se basa en tres hechos empíricos independientes entre sí: la expansión actual del universo, la abundancia de elementos químicos y la existencia del fondo cósmico de microondas.

Sin embargo, las observaciones también nos muestran que, a escalas cósmicas, nuestro universo es prácticamente «plano»; es decir, de geometría euclídea. Eso significa, por ejemplo, que los rayos de luz se propagan «en línea recta» y que los ángulos de un triángulo siempre suman 180 grados. Sin embargo, para alcanzar dicha geometría el cosmos tuvo que haber comenzado con una densidad de materia y energía muy concreta, denominada densidad crítica. Dado que las condiciones iniciales del universo pudieron haber sido cualesquiera otras, semejante situación se antoja extremadamente improbable.

Por otro lado, la distribución de materia y energía resulta muy homogénea a grandes escalas. La radiación cósmica de fondo nos revela que, en el universo actual, existen regiones que, sin haber estado nunca conectadas causalmente, presentan una densidad de energía muy similar. La distribución espacial de temperaturas se muestra tan uniforme que, en principio, tales zonas tendrían que haber estado inicialmente en contacto físico, algo imposible a la vista del tamaño actual del universo y del tiempo transcurrido desde la gran explosión. (En este sentido, la imagen de una gran explosión como origen puntual de todo lo que existe resulta engañosa.)

Los dos problemas mencionados reciben el nombre de «problema de la planitud» y «problema del horizonte», respectivamente. La hipótesis de la inflación cósmica, postulada en 1981 por el físico Alan Guth, ofrece una elegante solución a estas aparentes arbitrariedades. Según ella, justo después de la gran explosión el universo habría experimentado una expansión de enormes proporciones. En apenas una fracción de segundo, sus dimensiones habrían aumentado —dependiendo del modelo— en hasta 50 órdenes de magnitud; es decir, en un factor de 1050. Se cree que el proceso inflacionario hubo de desencadenar intensas ondas gravitacionales. Cientos de miles de años más tarde, tales ondas habrían dejado un patrón de polarización sutil pero muy característico en la radiación de fondo. Hoy por hoy, la búsqueda de dicha señal constituye el mejor enfoque experimental para poner a prueba la hipótesis inflacionaria.

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