Burbujas gigantes que no se veían: cómo generan ondas gravitacionales ✛ ✎

Original: "Gravitational waves from super-Hubble bubbles"
arXiv:2607.24734v1 · 2026-07-27 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
En el universo temprano, burbujas gigantes de nuevo vacío crecieron más allá del horizonte y, al colisionar, produjeron ondas gravitacionales de baja frecuencia que LIGO y LISA podrían detectar.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo experimentó la inflación — una expansión ultrarrápida. Durante ese tiempo, como burbujas en agua hirviendo, nacían regiones de nuevo vacío (tales transiciones se denominan transiciones de fase de primer orden). Normalmente colisionan y desaparecen casi de inmediato. Pero algunas burbujas lograron inflarse hasta alcanzar tamaños miles de millones de veces mayores que el horizonte de entonces (el límite de visibilidad). Se volvieron invisibles, pero no desaparecieron para siempre. Cuando la inflación terminó, el horizonte empezó a crecer y las burbujas gigantes volvieron a ser visibles. Sus paredes, cargadas de una enorme energía, comenzaron a colisionar.

Cada una de esas colisiones genera ondas gravitacionales — ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo curvo. ¿Por qué la señal no es de frecuencia ultraalta, como es habitual? La clave está en el tamaño: las burbujas grandes producen ondas largas. Cuanto mayor es la burbuja, más baja es la frecuencia. En las burbujas gigantes, la frecuencia desciende hasta valores detectables por LIGO (en la Tierra) y por la futura observatorio espacial LISA. Además, la expansión del universo durante la larga colisión amplifica la señal múltiples veces — como si un eco se reflejara y creciera una y otra vez. Esto hace que la onda sea perceptible incluso después de 13,8 mil millones de años, teniendo en cuenta el corrimiento al rojo (estiramiento de las ondas debido a la expansión del universo).

La frecuencia de la onda es inversamente proporcional al tamaño de la burbuja. Una burbuja de 5 mil millones de radios de Hubble produce un pico alrededor de una milésima de hercio — justo en la zona de sensibilidad de LISA. Y si la colisión ocurrió más tarde, la frecuencia puede elevarse hasta cientos de hercios — entonces LIGO la detectaría.

Así pues, las burbujas gigantes nacidas en los albores del tiempo podrían haber dejado un rumor gravitacional audible. Si se logra detectar, obtendríamos una prueba directa de la inflación y conoceríamos cómo era el universo cuando tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

Si por algún milagro una burbuja superhorizonte de este tipo surgiera hoy, su radio sería del orden de $10^{28}$ cm, un millón de veces mayor que el universo observable.

La idea de burbujas colisionantes recuerda la trama de la novela «El problema de los tres cuerpos» de Liu Cixin, donde alienígenas usan la descomposición del vacío como arma. Sin embargo, en nuestro universo es un proceso cosmológico natural, no un designio.

f_{\rm peak} \approx 10^8\,{\rm Hz}\; \frac{V_{\rm inf}^{1/4}}{10^{16}\,{\rm GeV}}\; \frac{e^{-N_n}}{\ell_n}
La frecuencia disminuye al aumentar el número de e-folds hasta la nucleación y el parámetro de separación de burbujas
h^2 \Omega_{\rm GW}^{\rm peak} \sim 10^{-8} \frac{\Delta\rho^2}{\rho_f^2}
La amplitud está determinada por la diferencia de densidades de los vacíos y apenas depende del tamaño de la burbuja para H_c R_c \gtrsim 1
Científicos
Albert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard FeynmanRussell HulseGeorges Lemaître
Conceptos
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