Durante décadas, el Big Bang ha sido la piedra angular de la cosmología moderna: un momento en el que el universo explotó desde un punto infinitamente denso hacia la existencia. Pero, ¿qué pasó, si es que hubo algo, antes de ese momento? Alguna vez la pregunta pareció carente de sentido, pero avances recientes en la relatividad numérica (un enfoque computacional para resolver las notoriamente complejas ecuaciones de Einstein) están revelando que la historia más temprana del universo puede ser mucho más extraña de lo que se imaginaba anteriormente. Los científicos ahora están vislumbrando el potencial de universos preexistentes, realidades en colisión e incluso la posibilidad de que el Big Bang no fuera un comienzo, sino una transición.
Rebobinando el cosmos: el avance de la relatividad numérica
El principal desafío radica en el hecho de que las ecuaciones que describen la gravedad se descomponen en densidades extremas. Los físicos han intentado durante mucho tiempo evitar este problema mediante el uso de aproximaciones, conectando condiciones a supercomputadoras y permitiéndoles ejecutar simulaciones. No se trata de encontrar soluciones exactas; se trata de extraer información significativa a partir de estimaciones aproximadas. Como explica Eugene Lim, del King’s College de Londres, este campo está descubriendo ahora respuestas a preguntas que antes se consideraban incontestables.
El poder de este enfoque surgió de la astronomía de ondas gravitacionales. Después de décadas de teoría, los científicos finalmente observaron ondas en el espacio-tiempo en 2016. Ese éxito animó a los investigadores a aplicar las mismas técnicas al problema mucho más difícil del universo temprano, construyendo modelos a nivel de “estrella de la muerte” para simular las condiciones cercanas al Big Bang.
El rompecabezas inflacionario y los argumentos a favor de los universos rebotantes
Una de las principales teorías sobre lo que sucedió antes de la fase densa y caliente del universo primitivo es la inflación : un período de expansión exponencial que suavizó las irregularidades iniciales. Sin embargo, la inflación se basa en un campo hipotético –el “inflatón”– cuyas propiedades no se comprenden bien. Las simulaciones ahora están revelando que ciertas configuraciones de este campo tienen más probabilidades de producir inflación que otras, creando tensión con las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB).
Esta incertidumbre ha abierto la puerta a modelos alternativos, incluida la hipótesis del universo rebotante. En lugar de explotar desde una singularidad, es posible que el universo se haya contraído desde un estado anterior antes de rebotar. La relatividad numérica respalda esta idea, mostrando que la contracción puede suavizar las irregularidades con la misma eficacia que la inflación, y potencialmente evitar por completo la singularidad problemática. Datos recientes incluso sugieren que la expansión del universo se está desacelerando, lo que hace más plausible una contracción futura.
¿Evidencia de universos en colisión?
Quizás la implicación más radical de estas simulaciones sea la posibilidad de que nuestro universo no esté solo. Si la inflación creara “burbujas” de espacio de expansión más lenta, esas burbujas podrían haberse formado lo suficientemente cerca como para chocar. Los modelos sugieren que tales colisiones dejarían cicatrices detectables en el CMB. Si bien las primeras búsquedas de estas huellas arrojaron resultados no concluyentes, los investigadores están perfeccionando sus métodos y explorando escenarios más realistas.
Incluso se están realizando experimentos en laboratorios para simular universos en colisión utilizando fluidos exóticos, buscando validar las predicciones teóricas.
El futuro de la investigación cosmológica
La relatividad numérica no consiste simplemente en probar teorías existentes; también está investigando los fundamentos de la física teórica. Las formas del campo inflatón necesarias para producir inflación, por ejemplo, chocan con muchos modelos de la teoría de cuerdas, pero se alinean con variaciones específicas. Esto sugiere que algunos enfoques para unificar la gravedad con la mecánica cuántica pueden ser más prometedores que otros.
Con una potencia informática más rápida y simulaciones más sofisticadas, los científicos están preparados para ampliar aún más los límites del conocimiento cosmológico. La era de aceptar ciegamente el Big Bang como un comienzo absoluto puede estar llegando a su fin. Estamos entrando en una fase en la que los orígenes del universo pueden probarse, cuestionarse y potencialmente reescribirse basándose en la búsqueda incesante de la verdad computacional.
Las simulaciones son hermosos trabajos, pero aún están incompletos. Los modelos aún no pueden explicar completamente el universo tal como lo vemos hoy, pero se están acercando a responder la pregunta más importante de la cosmología: ¿qué vino antes de todo?
