El universo temprano se parecía a un océano que se enfriaba rápidamente. A temperaturas colosales, todo era uno: quarks, electrones, interacciones se fundían en un 'vapor' simétrico. Pero a medida que se expandía y enfriaba, ese vapor se condensaba, y las transiciones de fase se sucedían como el agua que se convierte en hielo. Y del mismo modo que en un estanque helado aparecen grietas y burbujas, en el cosmos que se enfriaba surgían defectos topológicos: rupturas estables en los campos, nacidas por la ruptura de la simetría.
Es justamente el panorama que dibuja un nuevo trabajo teórico. Los autores consideraron uno de los escenarios posibles: la ruptura secuencial de la simetría gauge SU(2) → U(1) → Z₂ → 1. Primero, cuando el universo tenía apenas 10⁻¹⁰ segundos, se separó la interacción fuerte y nacieron los monopolos magnéticos (partículas con un solo polo magnético), predichos por Gerard 't Hooft. Un poco después se formaron las cuerdas cósmicas unidimensionales: filamentos de energía pura del grosor de un núcleo atómico, pero con una masa comparable a una cordillera en cada metro. Y luego surgieron las paredes de dominio bidimensionales, que dividieron el vacío en regiones con distintas propiedades.
Las paredes no podían existir eternamente: se atraían mutuamente y colapsaban, enrollándose sobre las cuerdas. Se formó una red de cuerdas compuestas, cuyo destino dependía de parámetros sutiles: la expansión inflacionaria, propuesta por Alan Guth, y el efecto túnel cuántico. En una versión, las cuerdas son prácticamente eternas; en otra, se desintegran lentamente; en una tercera, viven poco, pero alcanzan a emitir ondas gravitacionales. Con la ayuda de simulación numérica y las Ecuaciones de Friedmann, los científicos calcularon qué fondo de ondas gravitacionales (la ondulación de la curvatura del espacio-tiempo predicha por las Ecuaciones de Einstein) surge en cada escenario.
Los resultados son alentadores. Con una tensión adimensional de la cuerda Gμ de entre 10⁻¹² y 10⁻¹⁰, el pico de la señal se sitúa en la región de los cientos de hercios, donde operan los interferómetros láser terrestres LIGO (que descubrieron las ondas gravitacionales bajo la dirección de Rainer Weiss) y el futuro Telescopio Einstein. Para cuerdas más masivas (Gμ ∼ 10⁻⁷) y un retraso en la formación de la red $d_s$ ≳ 10⁷, el fondo se desplaza al rango de nanohercios, accesible a los conjuntos de púlsares de tiempo como NANOGrav. Estos 'relojes cósmicos' —púlsares de rápido giro— comparan su ritmo con estándares atómicos, y la más mínima perturbación revela el paso de una onda gravitacional. En los tres escenarios, la amplitud $Ω_{GW}$ h² va de 10⁻¹⁰ a 10⁻⁸, suficiente para ser captada.
Este trabajo no es un mero ejercicio matemático. Si se detecta la señal, será una prueba directa de las transiciones de fase en los primeros instantes después del Big Bang y, quizás, permitirá mirar más allá del Modelo Estándar, justo donde se oculta la Gran Unificación de las interacciones. Las ondas gravitacionales se convierten en una especie de 'luz fósil' de una época inaccesible para los aceleradores. Y también es la historia de cómo los objetos más exóticos —monopolos, cuerdas, paredes— pueden dejar tras de sí un zumbido silencioso pero persistente que vibra en el tejido del universo. Y por primera vez estamos aprendiendo a escucharlo.
En este modelo, el flujo magnético del monopolo es el doble que el de la cuerda, una herencia de la simetría original que dejó huella en la estructura de los defectos.
En la serie de ciencia ficción 'Star Trek', las cuerdas cósmicas aparecen como fuentes de poderosas perturbaciones gravitacionales, algo similar a lo que se considera en este trabajo, pero con énfasis en la detectabilidad real.