Una sábana estirada forma pliegues. Si tiras de una esquina, corre una onda uniforme; si comprimes la tela bruscamente, se produce un doblez agudo. Más o menos así se comportan el espacio y el tiempo en las ecuaciones de Einstein. Las ondas gravitacionales se parecen a las oscilaciones suaves de la sábana, mientras que los choques son como dobleces rígidos donde las propiedades de la materia cambian de golpe.
Durante mucho tiempo, los matemáticos estudiaron estos fenómenos por separado: o bien gravedad pura sin materia, o bien soluciones perfectamente suaves. Pero en el universo real, las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros y las ondas de choque en flujos de gas pueden encontrarse e interactuar. Los autores del trabajo construyeron por primera vez una teoría rigurosa donde ambos tipos de perturbaciones existen simultáneamente en el marco de un modelo de mundo simplificado pero no trivial: la llamada simetría T2 en un toro tridimensional. Es como si consideráramos un universo cerrado sobre sí mismo, como la superficie de un donut, y observáramos solo los procesos que no dependen de dos direcciones.
El avance clave es abandonar el requisito de suavidad perfecta. Resulta que incluso cuando la curvatura del espacio se concentra en capas infinitamente delgadas (los matemáticos dicen: «como una función delta»), las ecuaciones conservan su sentido. Es como el peso de una persona que se sostiene sobre una sola pata de un taburete: presiona solo en el punto de apoyo, aunque el peso esté distribuido por toda el área. Aquí, el campo gravitacional puede «hundir» la geometría solo a lo largo de ciertas superficies, y en el resto del espacio permanecer finito.
Este enfoque permite asomarse a la época inmediatamente posterior al Big Bang, cuando la materia estaba comprimida a densidades inimaginables y el espacio bullía de perturbaciones. La construcción matemática hallada por los autores recuerda al ensamblaje de un mecanismo complejo con piezas que tienen holgura: las partes individuales pueden tambalearse, pero el conjunto funciona de manera estable. Esto es lo que se llama un fluido einsteiniano «manso» (tame): un modelo donde la rudeza de los datos iniciales no destruye el poder predictivo de la teoría. Y significa que los pliegues en la sábana del espacio-tiempo, incluso los más bruscos, obedecen las reglas generales del juego.
El término «onda de choque» en cosmología no es casual: en el universo temprano, tales saltos de densidad podrían nacer al chocar «burbujas» de una nueva fase del vacío, como círculos en el agua al lanzar piedras.
En la novela «Contacto» de Carl Sagan, la máquina construida según los planos de una inteligencia extraterrestre crea un agujero de gusano mediante la curvatura del espacio, pero sin tener en cuenta las ondas de choque que inevitablemente surgirían en ese «túnel» debido a las diferencias de densidad de energía.