Inflación sen inflatón: un científico español propón unha teoría revolucionaria sobre a orixe do Universo

A ilustración mostra a evolución do Universo desde a inflación (esquerda) ata o presente (dereita) / Institute of Statistical Mathematics (ISN) en Xapón 

Foron as ondas gravitacionais, e non as hipotéticas partículas chamadas ’inflatóns’, as responsables da súbita ’inflación’ que tivo lugar nos primeiros instantes do Universo. Igual que as ondas do mar modelan as costas, esas ondulacións no tecido mesmo do espazo-tempo colocaron ao cosmos recentemente nado no camiño que o levou a converterse no que vemos na actualidade. Unha idea certamente revolucionaria, plasmada nun artigo titulado Inflación sen inflatón recentemente publicado en Physical Review Research por un equipo de investigadores dirixido polo español Raúl Jiménez, investigador de ICREA no Instituto de Ciencias do Cosmos na Universidade de Barcelona, en estreita colaboración con científicos da universidade italiana de Padua.

Durante décadas, a teoría da inflación cósmica foi a pedra angular que nos permite entender, polo menos en parte, o misterio da orixe do Universo. Trátase dun modelo que, en esencia, dinos que o Universo, nos seus primeiros instantes, medrou de forma explosiva, expandíndose a unha velocidade inimaxinable en apenas unha fracción de segundo. Sen esa súbita expansión sería imposible explicar, por exemplo, por que a pesar das incribles distancias a temperatura media do Universo e a forma en que nel distribúese a materia son uniformes, é dicir, igual en todas partes. Esas rexións nunca poderían ’compartir’ esas propiedades se previamente non estivesen en contacto. É dicir, se unha pequena rexión que xa era uniforme e que xa estaba en equilibrio térmico desde o principio non se expandiu rapidamente ata abarcar o Universo enteiro. Esa especie de ’estirón’ cósmico, di a teoría, foi o que achandou o camiño para a formación de todo o que vemos hoxe.

Con todo, a pesar do seu éxito, a teoría da inflación cósmica ten un ’talón de Aquiles’ que os físicos coñecen ben: a súa excesiva dependencia de parámetros que son axustables. É dicir, a inflación, na súa formulación máis estendida, necesita da existencia dun campo hipotético, o inflatón, do que non temos nin unha soa proba experimental. Ademais, para que o modelo encaixe coas observacións, hai que ’tocar’ e axustar unha serie de parámetros, o que para moitos científicos é un problema.

No mundo da ciencia, en efecto, considérase que un modelo é máis robusto canto menos haxa que manipulalo para que funcione. E ao contrario, un modelo que encaixa perfectamente cos datos, pero só despois de axustar mil e unha variables, parécese máis a un traxe feito a medida que a unha lei universal da Natureza.

E aquí é onde entra en xogo a nova e audaz idea proposta por Raúl Jiménez e os seus colegas. A súa teoría non necesita recorrer ao inflatón, nin a ningún outro ingrediente exótico para funcionar. No seu lugar, suxire que as propias fluctuacións cuánticas do espazo-tempo, en forma de ondas gravitacionais, foron suficientes para sementar as sementes das estruturas cósmicas que vemos na actualidade. Trátase dunha idea elegante e minimalista, que usa só dous ingredientes esenciais: a gravidade e a mecánica cuántica.

Nun Universo que se expande de forma acelerada, un concepto que encaixa perfectamente co que vemos hoxe en día debido á acción da enerxía escura, esas pequenas oscilacións de ’a nada’, ocorren continuamente e son algo natural. E esas fluctuacións maniféstanse como ondas gravitacionais que se propagan, chocan e interactúan.

A través de complexos cálculos, o equipo de Jiménez conseguiu demostrar no seu estudo que esas diminutas ondas gravitacionais, a medida que interactúan entre si, poden xerar as variacións de densidade necesarias para que, co tempo, a gravidade faga o seu traballo e de lugar ás estruturas que coñecemos. O resultado final é un modelo que xera un espectro de perturbacións (as diferenzas de densidade) consistente co que observamos no Fondo Cósmico de Microondas, o eco do Big Bang. E faio sen a necesidade de postular novas partículas. Como apunta o propio Jiménez, «estamos a demostrar que a gravidade e a mecánica cuántica poden ser suficientes para explicar como xurdiu a estrutura do cosmos».

A proposta de Jiménez e o seu equipo, aínda que non é a única alternativa (están, entre outras, a ’cosmoloxía de cordas’ o ’Big Bounce’, ou a ’Gravidade cuántica de Lazos’), destaca pola súa sinxeleza e, sobre todo, porque é verificable. Como sinala o propio Jiménez, «a ciencia, na súa máxima expresión, é a capacidade de facer predicións claras que futuras observacións poidan confirmar ou rexeitar».

Por suposto, tamén a teoría ’clásica’ da inflación fai predicións, pero resulta difícil de verificar, xa que a súa propia flexibilidade e adaptabilidade xoga na súa contra. A nova proposta, con todo, é moito máis restritiva. E se é correcta, deberiamos ser capaces de comprobala coas próximas xeracións de telescopios e experimentos, actualmente en construción. A clave está en ser capaces de detectar as chamadas ondas gravitacionais ’primordiais’, algo que neste momento aínda non se conseguiu.

De feito, os detectores actuais de ondas gravitacionais, como LIGO e Virgo, detectan ondas moi ’bastas’, as que proceden de eventos de extrema violencia, como a colisión de buracos negros ou a explosión de estrelas. Pero a ’pegada’ das ondas gravitacionais primordiais sobre as que se basea o modelo de Jiménez sería moito máis sutil, dunha frecuencia moito máis baixa e fóra do alcance dos instrumentos actuais. Algo que proxectos futuros, como o telescopio espacial LISA, ou a procura de ondas gravitacionais a través da observación de púlsares poderían, resolver, e ser capaces por tanto de confirmar ou descartar a fascinante idea do científico español.

Se finalmente a teoría de Jiménez confírmase, non só daríanos unha visión máis elegante da orixe do cosmos, senón que abriría tamén un novo capítulo na nosa comprensión sobre os seus primeiros instantes de existencia. Diríanos que, ás veces, a resposta non está no exótico e o inexplorado, senón no máis profundo da física que xa coñecemos. Toda unha lección de humildade e unha mostra da beleza intrínseca do Universo.

FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia