Una olla de sopa hirviendo que de repente empieza a enfriarse a toda velocidad: así se veía el universo unos minutos después del Big Bang. La temperatura caía y los protones y neutrones comenzaron a unirse para formar los primeros núcleos: hidrógeno, helio, deuterio y litio. Este proceso se conoce como nucleosíntesis primordial, y sus resultados son como un libro de recetas. Sabiendo cuánto de cada ingrediente se produjo, podemos comprobar si entendemos bien la receta de la expansión.
Pero, ¿y si hay una errata en el libro? Los autores del trabajo probaron tres modelos cosmológicos en los que la entropía (la medida del desorden) del horizonte del universo se comporta de forma no estándar. El horizonte es una frontera imaginaria más allá de la cual no podemos ver, porque la luz de allí aún no nos ha llegado. En los nuevos modelos, su entropía crece más rápido o más lento de lo normal, lo que implicaría que el ritmo de expansión también debería cambiar. Para comprobar si esto rompería el universo temprano, los científicos calcularon cómo varía la temperatura de congelación de los neutrones —el momento en que las reacciones con su participación se ralentizan bruscamente— y cuánto helio y deuterio se forma después.
Las restricciones del helio y el deuterio resultaron bastante laxas: casi todas las opciones pasan. Pero la temperatura de congelación de los neutrones descarta las suposiciones más atrevidas, dejando solo un estrecho corredor de valores permitidos. El litio, como siempre, se sale: su cantidad observada en estrellas viejas es menor que la calculada, y este enigma —el «problema cosmológico del litio»— sigue sin resolverse. Pero los nuevos modelos no lo agravan.
Ahora viene la gran sorpresa. Los parámetros que estos modelos necesitan para explicar la expansión acelerada actual del universo (lo que llamamos energía oscura) resultaron estar dentro de la zona permitida. En otras palabras, el mismo ajuste funciona tanto para la sopa hirviendo de los primeros minutos como para el frío alejamiento de las galaxias de hoy. Es como si una misma llave abriera tanto la cerradura de la puerta principal como la de la caja fuerte: una coincidencia rara y valiosa que habla de la coherencia interna de los modelos.
Así que la balanza de cocina de la nucleosíntesis primordial confirma que la receta con entropía modificada del horizonte no estropea el plato. Y eso significa que podemos explorar con más confianza cómo se manifestarán estas ideas en otras épocas cósmicas.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.19545
In this work, we investigate the viability of some cosmological models derived from generalized horizon entropies, using Big Bang Nucleosynthesis (BBN) constraints. By analyzing the deviations in the expansion rate, we derive bounds on the model parameters from freeze-out temperature, helium, and deuterium abundances. Our results show that the freeze-out condition provides the most stringent constraint, while helium and deuterium bounds remain consistent across all models. Although lithium constraints are not satisfied, this discrepancy is attributed to the well-known cosmological lithium problem. Furthermore, the parameter values required for late-time cosmic acceleration are found to lie well within the BBN bounds, demonstrating consistency between early- and late-Universe behavior. These results establish the viability of the considered models within the framework of BBN.
El deuterio es el «hidrógeno pesado»: su núcleo está formado por un protón y un neutrón. Es tan frágil que casi todo se consume en las estrellas, y todo lo que vemos hoy son restos de la nucleosíntesis primordial que no han sido procesados por las estrellas.