Así fue el Big Bang

El físico ruso Andrei Linde, profesor en la Universidad de Stanford, ha dedicado más de 30 de sus 66 años de vida a una idea fija: que un instante previo al Big Bang el universo sufrió una expansión enorme y cada vez más rápida, a una velocidad mayor que la luz. Él y su colega Alan Guth, quien había propuesto en 1981 esa misma noción, nunca pensaron que verían el día en que se pudiera probar su tesis, que es conocida en el mundo de la cosmología como la teoría de la inflación cósmica.

Para lograrlo debían encontrar huellas de las ondas gravitacionales primordiales, que según Yeinzon Rodríguez, físico especialista en Cosmología de la Universidad de Lancaster y profesor de las universidades Antonio Nariño y UIS “eran muy importantes pero difíciles de encontrar”. Estas ondas son los ecos del momento de la creación, los primeros temblores de ese Big Bang y habían sido por décadas el santo grial de la Cosmología.

El lunes pasado, Guth y Linde celebraron que su trabajo no fue en vano. Ese día, un grupo de científicos del Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, liderado por el profesor John Kovac, anunció que habían detectado esas olas gravitacionales que se crearon fracciones de segundo antes del Big Bang. “Es un gran hito, de los que merecen premio Nobel porque no todos los días uno se levanta y encuentra algo totalmente nuevo acerca del universo”, dijo a la prensa Marc Kamionkowski, profesor de física y astronomía de la Universidad Johns Hopkins.

En efecto, el anuncio sacudió el mundo científico porque no solo confirma que la teoría del Big Bang es correcta sino que prueba la teoría de la inflación cósmica. Mucho antes de la formulación de esta tesis, se había observado que la existencia de las ondas gravitacionales era una consecuencia natural de la teoría general de la relatividad propuesta por Albert Einstein. Según esta hipótesis, solo una fuerza tan violenta y rápida podría causar estas ondas en el espacio-tiempo. Por lo tanto, el hallazgo también es una prueba experimental de dicha teoría. Además de eso, el hito le da fuerza a la idea de que no habría un universo sino un número infinito de mundos paralelos o multiversos en el cual existirían muchas copias de galaxias como la que alberga al planeta Tierra.

Guth propuso la teoría de la inflación cósmica para llenar vacíos a los que la teoría del Big Bag no respondía. Uno de ellos era entender por qué, si la explosión de materia y energía que dio origen al universo fue tan grandiosa, no se encontraban baches en el tramado cósmico, sino que este era más bien una estructura uniforme, lisa y plana más parecida al resultado de inflar un balón que al de una explosión.

Para usar el símil del cosmólogo Daniel Baumann el hecho de que partes distantes del universo tuviesen la misma temperatura era como si dos tazas de café, muy lejos la una de la otra y sin posibilidad de haber estado juntas, tuvieran la misma temperatura. La respuesta fue la inflación. “Las dos tazas son producto de la misma máquina de café hecho al mismo tiempo”. En el caso del universo, esa enorme y rápida expansión habría planchado, por decirlo de algún modo, todas las irregularidades y arrugas del Big Bang. Y en ese contexto las ondas gravitacionales serían la señal clara de un universo que se expandió violentamente cuando apenas tenía una trillonésima de segundo de vida. “El mecanismo propuesto inicialmente por Guth y perfeccionado por Linde permitió explicar la uniformidad observada en el universo”, dice Rodríguez. Luego, con los aportes de otros dos físicos, Alexei Starobinskoye y Viatcheslav Mukhanov, la teoría se robusteció pues estos científicos lograron integrar al modelo principios de la mecánica cuántica que explican la generación de estructuras a gran escala, como las galaxias.

La teoría de la inflación sugiere que la expansión original creó un volumen de espacio-tiempo muy grande, incluso infinito. Lo que el ser humano puede observar es apenas la extensión equivalente a 14.000 millones de años luz en el espacio, pero ese es solo un pedazo de ese inmenso cosmos. Y más allá de este universo puede haber un número infinito de otros mundos. “Es difícil crear teorías de la inflación que no lleven a la noción de multiversos y la evidencia de la inflación hará que se tome más en serio esta posibilidad”, dijo Guth durante el anuncio del lunes.

Es por esto que el cosmólogo sueco Max Tegmark dice que con el anuncio de la semana pasada, los escépticos difícilmente podrán refutar la teoría de los multiversos. Si el universo se formó uniformemente y fue llenado con materia que crea galaxias de manera infinita, la probabilidad de que una galaxia contenga réplicas de los seres humanos no es cero porque “nosotros somos evidencia clara de que eso pasó. De modo que debe haber duplicados míos en otros lugares distantes e incluso versiones similares a la mía viviendo muchas variaciones de mi vida”, escribió en la revista Scientific American. Linde también cree en la noción de los multiversos. “Si este universo que conocemos es una burbuja, tienen que haber más en el tejido cósmico”, dice, de la misma manera en que hay más burbujas en una olla de agua hirviendo.

El grupo de científicos del programa, que se denominó Bicep2 por la sigla en inglés que corresponde a Backgroung Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, se basó en información de un sofisticado telescopio ubicado en la Antártida. La visualización de las ondas no se hizo de manera directa sino a través de la luz remanente después del Big Bang, un fósil que se conoce como Radiación Cósmica de Fondo y en cuyo patrón se produce una curvatura de la luz que, según los científicos, solo puede ocasionarla las ondas gravitacionales de la inflación.

Aún quedan muchos interrogantes. Uno de ellos es saber qué pasó antes del periodo de inflación cósmica. Tampoco se sabe qué fuerza fue la que disparó esta inflación cósmica y tampoco si está relacionada con la energía oscura que sigue expandiendo el universo y separando las galaxias. A un nivel más profundo, no se sabe cuál es el propósito del cosmos y mucho menos el papel que el ser humano juega en él.

Rodríguez señala que para validar un hecho científico de esta magnitud el experimento necesita cumplir cuatro requisitos. El primero es la precisión de los datos observados; el segundo es eliminar errores por contaminación externa; el tercero es descartar fallas instrumentales y el cuarto es corroborar el resultado mediante otro experimento que emplee tecnología diferente a la usada por Kovac y sus colegas. “De todos estos, el trabajo cumple con los tres primeros pero aún falta el último”, dice el experto. Por ahora el estudio ha recibido tal magnitud de elogios que todos creen que los resultados se van a mantener. De hecho, Kovac llegó a este resultado hace un año pero prefirió no divulgarlo hasta no asegurarse de que sus datos fueran certeros.

Si se confirma, será uno de los grandes descubrimientos en la historia de la Física. Para Rodríguez es una gran satisfacción no solo porque todo científico quiere probar sus teorías y en 30 años esta es la primera prueba contundente de la hipótesis de la inflación cósmica. Sino también por otra razón más filosófica. Si se comprimiera en un calendario toda la historia del universo, en donde el primero de enero a las cero horas sucede el Big Bang y el 31 de diciembre a las 24 horas es el momento actual, la aparición del hombre en la Tierra correspondería a las últimos segundos de ese último día del año. “Poder decir que la humanidad, que apenas lleva segundos en ese universo haya sido capaz de comprender la historia de ese calendario cósmico muestra el poder del conocimiento y del método científico”, concluye.