¿Y si el Big Bang no fuera lo que nos han dicho?

¿Pero cómo es eso posible si nada puede moverse más rápido que la luz y el Universo es enorme? ¿Cómo pudieron 'comunicarse' las regiones del Universo más alejadas entre sí para que todas presenten el mismo aspecto? Y sin embargo, lo hicieron, porque de otra forma esas regiones separadas por enormes distancias habrían tenido que evolucionar de forma independiente, dando lugar a un Universo muy poco homogéneo, y no al Universo uniforme que vemos en la actualidad.

Y ahí es donde entra la inflación cósmica. Durante los primeros instantes de su existencia, el Universo se expandió de forma exponencial, de modo que todas las partes de ese Universo naciente estaban 'sintonizadas' de la misma forma. Después, y a medida que se fue haciendo cada vez más grande, esa 'impronta' original permaneció y todas evolucionaron del mismo modo.

Sin embargo, no todos están de acuerdo con esta imagen del Cosmos. Y ahora, un equipo de astrofísicos de las universidades de Cambridge, Trento y Harvard dicen que podría existir una señal 'clara e inequívoca' en el Universo que, de hecho, eliminaría la necesidad de una inflación cósmica.

En un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, los investigadores argumentan que esa señal, conocida como fondo de gravitón cósmico' (CGB, por sus siglas en inglés), puede detectarse de manera factible, aunque hacerlo supondrá un gran desafío técnico y científico.

«La inflación se teorizó para explicar varios desafíos de ajuste del llamado modelo Big Bang caliente -afirma Sunny Vagnozzi, primer autor del artículo-. Y también explica el origen de la estructura en nuestro Universo como resultado de las fluctuaciones cuánticas.

Sin embargo, la gran flexibilidad que muestran los diferentes modelos de inflación cósmica, que abarcan un ilimitado abanico de posibles resultados cosmológicos, genera la preocupación de que la inflación cósmica pueda falsearse. ¿Pero es posible, en principio, probar la inflación cósmica de una manera independiente del modelo?«

Algunos científicos ya expresaron su preocupación por la inflación cósmica en 2013, cuando el satélite Planck publicó sus primeras mediciones del fondo cósmico de microondas (CMB), la luz más antigua del Universo, que comenzó a viajar hacia nosotros poco después del Big Bang. «Cuando se anunciaron los resultados del satélite Planck, se presentaron como una confirmación de la inflación cósmica -dice Avi Loeb, coautor del artículo de esta semana-. Sin embargo, algunos de nosotros argumentamos que los resultados podrían estar mostrando todo lo contrario».

Junto con Anna Ijjas y Paul Steinhardt, Loeb fue uno de los primeros investigadores en argumentar que los resultados de Planck mostraban que la inflación planteaba más enigmas de los que resolvía, y que era hora de considerar nuevas ideas sobre los comienzos del Universo. Como por ejemplo que podría haber comenzado no con un estallido sino con el 'rebote' de un Cosmos que se contraía previamente.

Los mapas del CMB publicados por Planck representan el tiempo más temprano en el universo que podemos 'ver', 100 millones de años antes de que se formaran las primeras estrellas. No es posible ver más lejos porque los fotones no comenzaron a viajar por el espacio hasta que, unos 380.000 años después del Big Bang, el Universo se hizo transparente a la luz.

«El borde real del universo observable -explica Loeb- está a la distancia que cualquier señal podría haber viajado al límite de la velocidad de la luz durante los 13.800 millones de años transcurridos desde el nacimiento del Universo. Pero, y dado que el Universo se expande, ese borde se encuentra actualmente a 46.500 millones de años luz de distancia. El volumen esférico dentro de este límite es como una excavación arqueológica centrada en nosotros: cuanto más profundamente lo investigamos, más antigua es la capa de historia cósmica que descubrimos, con el Big Bang como nuestro último horizonte. Lo que hay más allá del horizonte es desconocido«.

Sin embargo, es posible profundizar aún más en los comienzos del Universo mediante el estudio de partículas casi ingrávidas conocidas como neutrinos, entre las más abundantes que existen. A diferencia de lo que sucede con la luz, el Universo permite que los neutrinos viajen libremente y sin dispersarse desde aproximadamente un segundo después del Big Bang, cuando la temperatura era de diez mil millones de grados. «El universo actual -dice Vagnozzi- debe estar lleno de neutrinos reliquia de esa época».

Pero eso no es todo. De hecho, en su artículo los investigadores dicen que podríamos retroceder aún más si rastreamos gravitones, las partículas que median la fuerza de la gravedad. «De hecho -prosigue Loeb-, el Universo fue transparente a los gravitones desde el primer instante que la física conocida permite rastrear, el tiempo de Planck: 10 elevado a -43 segundos, cuando la temperatura era la más alta concebible: 10 elevado a 32 grados. Una comprensión adecuada de lo que vino antes requiere una teoría predictiva de la gravedad cuántica, que no poseemos».

Según Vagnozzi y Loeb, una vez que el Universo permitió que los gravitones viajaran libremente sin dispersarse, debería haberse generado un fondo de radiación térmica gravitatoria con una temperatura de poco menos de un grado por encima del cero absoluto: el fondo cósmico de gravitones (CGB).

Sin embargo, la teoría del Big Bang no permite la existencia del CGB, ya que sugiere que la inflación exponencial del universo recién nacido diluyó reliquias como el CGB hasta el punto de hacerlas indetectables. Aunque eso, según el artículo, podría convertirse en una prueba: si se consiguiera detectar el CGB, la inflación cósmica, que no permite su existencia, quedaría descartada.

Sorprendentemente, los dos científicos argumentan que tal prueba es posible y que, en principio, el CGB podría detectarse en el futuro. El fondo cósmico de gravitones se sumaría así a las otras formas de radiación cósmica, como el fondo de microondas y el fondo de neutrinos. E, igual que ellas, El CGB también afectaría a la tasa de expansión cósmica del Universo primitivo a un nivel que será detectable por las sondas cosmológicas de próxima generación, lo que podría proporcionar la primera detección indirecta del CGB.

Sin embargo, para poder reclamar una detección definitiva del CGB, la 'pistola humeante' sería la detección de un fondo de ondas gravitacionales de alta frecuencia. Esto sería muy difícil de detectar y requeriría tremendos avances tecnológicos en la tecnología de imanes superconductores y girotrones. Aunque, dicen los investigadores, esta señal podría llegar a estar a nuestro alcance en el futuro.