Dos científicos españoles sugieren cómo ver directamente el Big Bang

A unque los científicos saben muchas cosas, por las leyes de la física y por pruebas indirectas, acerca de cómo debieron ser los primeros momentos del cosmos, sólo tienen información directa de lo que pasó a partir de 380.000 años después del Big Bang. No hay que olvidar que la radiación emitida entonces llega ahora a los observatorios terrestres tras viajar a la velocidad de la luz durante unos 13.300 millones de años, y lo que los astrónomos ven es el universo tal y como era entonces, cuando se emitió dicha radiación. Pero lo que ocurrió en los primeros 380.000 años del universo es opaco para los telescopios actuales.

Para algunos expertos, el Big Bang es precisamente el final de la fase de inflación

Ahora, dos cosmólogos españoles, Juan García-Bellido y Daniel García Figueroa, del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, han calculado que incluso los primeros instantes del universo tal vez estarían al alcance de la exploración directa con detectores de ondas gravitacionales que se están preparando. Y no sólo se podrían captar esas ondas, sino que se podría extraer de ellas información acerca de las condiciones iniciales del cosmos, como la asimetría entre materia y antimateria, los campos magnéticos primordiales, o posiblemente el origen de la materia oscura.

Antes de que el viernes pasado fuera publicado en la revista estadounidense Physical Review Letters, el trabajo de García-Bellido y del estudiante de doctorado Figueroa había suscitado ya notable interés en la comunidad internacional, con resúmenes y comentarios de otros cosmólogos circulando por Internet. "Las ondas gravitacionales son ondulaciones del espacio-tiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein, que viajan a la velocidad de la luz y cuya existencia se ha comprobado experimentalmente sólo de forma indirecta (con el consiguiente Premio Nobel a Joseph Taylor y Russell Hulse)", explica García-Bellido.

Este físico teórico recapitula un poco lo que se sabe del Big Bang para situar el análisis de la posible detección directa en su justa medida. El universo probablemente sufrió al principio un periodo de rapidísima expansión. Esta fase, denominada inflación, duraría una trillonésima de segundo y, al final, la densidad de energía de vacío cuántico inicial se habría convertido en la materia y radiación de nuestro universo.

De hecho, para algunos científicos, incluido García-Bellido, el Big Bang, el inicio del cosmos a partir del cual está expandiéndose, es precisamente el final de la inflación. Lo que los dos españoles han predicho es que si la inflación ocurrió a niveles de energía relativamente bajos, entonces las ondas gravitacionales generadas podrían ser medidas por la siguiente generación de detectores. Es poco probable que el detector LIGO, que está poniéndose a punto en Estados Unidos, alcance suficiente sensibilidad para captar las ondas gravitacionales creadas al final de esa fase. Pero quizá las detecte a mediados de la próxima década el sistema espacial LISA y, hacia 2020, el propuesto Big Bang Observatory (BBO).

En realidad, la inflación es una teoría aún no demostrada, aunque se ha ido consolidando en los últimos años con varias observaciones cosmológicas que la sustentan. Aun así, y pese a la aceptación casi generalizada de que goza, los científicos no saben aún cuál de los diferentes modelos teóricos que explican el final de esa fase sería el correcto. Y de esto depende, explica García-Bellido, que las ondas gravitacionales generadas sean detectables o no con los próximos detectores: "Si es el final que llamaríamos violento, con una transición muy brusca, se podrían captar, pero si es el final ondulante, más lento, ni LIGO ni seguramente LISA tendrían resolución suficiente, ya que la frecuencia de las ondas gravitacionales sería mucho mayor que en el primer caso y fuera del alcance de los detectores".

Una clave del análisis de los dos españoles es el cálculo de cómo las ondas gravitacionales del Big Bang serían identificables, una vez restado el ruido de la señal de los detectores y separado el registro de otras ondas de este tipo generadas en fenómenos diferentes y muy posteriores, como la interacción de agujeros negros, o de estrellas supercompactas, y explosiones de supernova.

Al final de la inflación se formarían unos grumos cuya colisión originaría esas ondas gravitacionales que deben permear ahora todo el universo -y ser visibles con instrumentos avanzados-. La detección de este fondo de ondas procedentes del instante cero de la historia de todo sería un espectacular avance científico, pero además, los cosmólogos podrían leer la información contenida en ese mensajero. García-Bellido habla entusiasmado de los datos directos que podrían recabarse sobre los mecanismos físicos que dieron origen a la materia y radiación de nuestro universo.