Gracias a una supercomputadora, los cosmólogos presionaron el botón de rebobinar para ir hasta el primer instante después del Big Bang, simulando un total de 4.000 versiones del universo.
Diagrama esquemático de la evolución del Universo desde la inflación (izquierda) hasta el presente (derecha). El «método de reconstrucción» retrocede la evolución de derecha a izquierda en esta ilustración para reproducir las fluctuaciones de densidad primordial de la distribución actual de galaxias. (Crédito: Instituto de Matemática Estadística)
El objetivo es pintar una imagen de las secuelas inmediatas del Big Bang, cuando el universo observable se expandió repentinamente 1 billón de billones de veces en tamaño en la más mínima franja de un microsegundo. Al aplicar el método utilizado para las simulaciones a las observaciones reales del universo actual, los investigadores esperan llegar a una comprensión precisa de cómo era este período inflacionario.
«Estamos tratando de hacer algo como adivinar una foto de nuestro universo de bebé a partir de su última imagen», escribió el líder del estudio Masato Shirasaki, cosmólogo del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), en un correo electrónico a Live Science.
Universo irregular
El universo actual muestra variaciones de densidad, con algunas zonas ricas en galaxias y otras relativamente estériles. Una hipótesis prometedora para esta distribución desigual de la materia visible es que, en el momento del Big Bang, ya había fluctuaciones cuánticas, o cambios temporales aleatorios en la energía, en el diminuto universo primordial, dijo Shirasaki.
Supercomputadora utilizada en esta investigación.
Cuando el universo se expandió, estas fluctuaciones también se habrían expandido, con puntos más densos extendiéndose hacia regiones de mayor densidad que su entorno. Las fuerzas gravitacionales habrían interactuado con estos filamentos estirados, haciendo que las galaxias se agruparan a lo largo de ellos.
Pero las interacciones gravitacionales son complejas, por lo que tratar de rebobinar este período inflacionario para comprender cómo se habría visto el universo primigenio, es muy difícil. Los cosmólogos esencialmente necesitan eliminar las fluctuaciones gravitacionales de la ecuación.
Un comienzo limpio
Los investigadores desarrollaron un método de reconstrucción para hacer precisamente eso. Sin embargo, para saber si la reconstrucción era precisa, necesitaban alguna forma de probarla. Así que utilizaron la supercomputadora ATERUI II de NAOJ para crear 4.000 versiones del universo, todas con fluctuaciones de densidad inicial ligeramente diferentes. Los investigadores permitieron que estos universos virtuales se sometieran a sus propias inflaciones virtuales y luego les aplicaron el método de reconstrucción para ver si podía devolverlos a sus puntos de partida originales.
Los resultados, publicados el 4 de enero en la revista Physical Review D, fueron prometedores.
Ilustración conceptual de este estudio. (1) Las simulaciones parten de una distribución de galaxias basada en fluctuaciones de densidad primordial y (2) realiza cálculos gravitacionales de muchos cuerpos para evolucionar a la distribución de galaxias actual. (3) Luego, se usa el método de reconstrucción para trabajar hacia atrás a la distribución de galaxias anterior. (4) Finalmente, se comparan las distribuciones de galaxias reconstruidas y las condiciones iniciales. (Crédito: Masato Shirasaki, NAOJ).
«Encontramos que un método de reconstrucción puede reducir los efectos gravitacionales sobre las distribuciones de galaxias observadas, permitiéndonos extraer la información de las condiciones iniciales de nuestro universo de una manera eficiente», explicó Shirasaki.
La reconstrucción se ha aplicado antes a datos de galaxias del mundo real, agregó, pero el nuevo estudio muestra que también puede funcionar en el período de inflación del universo. El siguiente paso, adelantó Shirasaki, es aplicar la reconstrucción a observaciones reales de la red cósmica. Esas observaciones ya han sido realizadas por un telescopio en Nuevo México como parte del Sloan Digital Sky Survey.
Fuente: Live Science. Edición: MP.
