Estas fueron las primeras estructuras del Universo

Y fue precisamente en una de esas simulaciones, la más detallada hecha hasta ahora, donde un equipo de investigadores de las universidades de Gotinga, en Alemania, y Auckland, en Nueva Zelanda, pudieron ver cómo la gravedad hacía que las partículas cuánticas conocidas como ' inflatones ' se amontonaran. Los resultados muestran, por primera vez, cómo esos abultamientos formaban estructuras complejas y densas que pesaban entre unos pocos gramos y 20 kg, empaquetadas en un espacio más pequeño que el que ocupa una única partícula subatómica. El trabajo se acaba de publicar en ' Physical Review D' .

Se trata de la primera vez que una simulación es capaz de mostrar el suficiente detalle como para que los científicos puedan descifrar el rango de tamaños y formas de estas estructuras primigenias. Además, y de forma ciertamente elegante, los resultados coinciden con un modelo teórico formulado hace ya 40 años , lo que añade fiabilidad al estudio.

Según Richard Easther , coautor de la investigación, «estamos descubriendo esta fase increíblemente complicada en el Universo muy temprano, tan compleja que sólo ahora empezamos a entenderla correctamente».

En concreto, las simulaciones se centraron en los momentos finales de la inflación, un período durante el que el Universo aumentó exponencialmente su tamaño en apenas una fracción de segundo. En ese instante, el Universo entero estaba formado únicamente por energía e inflatones, un tipo de materia cuántica que se formó a partir del campo de energía que llenó por completo el espacio tras el Big Bang.

Los investigadores creen que las estructuras de inflatón que aparecen en las simulaciones son el resultado de fluctuaciones en ese campo de energía primordial. Más tarde, ese mismo campo fue también, probablemente, el que creó las enormes estructuras galácticas a gran escala que hoy pueblan el Universo.

Pero las estructuras de inflatón no debieron durar mucho, ya que probablemente acabaron convirtiéndose en partículas elementales en apenas unas fracciones de segundo. Pero debido a sus elevadas densidades, hasta 100.000 veces más que el espacio circundante, sus movimientos e interacciones pudieron generar ondulaciones en el tejido espacio temporal, esto es, ondas gravitacionales . Las nuevas simulaciones ayudarán a los físicos a calcular con gran exactitud cómo de amplias podrían ser esas ondas, lo que ayudará a que futuros experimentos de detección consigan encontrarlas.

Según el estudio, esos primitivos y densos abultamientos también podrían haber colapsado bajo su propio peso, creando así los primeros agujeros negros del Universo, los llamados (y aún no detectados) agujeros negros primordiales. Algunos creen que esa primera oleada de agujeros negros podría ser un candidato ideal para la materia oscura, esa misteriosa sustancia que aún nadie ha visto directamente pero que sabemos que es hasta cinco veces más abundante que la materia 'convencional', la que forma estrellas y galaxias. Por ahora, los investigadores no han visto ningún agujero negro en sus simulaciones, pero ya planean ejecutar nuevas pruebas, más largas y detalladas, para poder mostrar también esos objetos.

«Los agujeros negros primordiales –explica Easther– son una posibilidad intrigante en este punto. Pueden conducir a un nuevo comportamiento, pero también proporcionar nuevos controles para probar el modelo». Los agujeros negros primordiales, además, deberían seguir existiendo en el universo actual, de modo que sería posible encontrarlos. Hacerlo sería todo un espaldarazo para este modelo científico que trata de explicar cómo fueron los primeros instantes de existencia y las primeras estructuras complejas del Universo en que vivimos.