Cómo peinar las ondas gravitacionales del universo joven exprés

Original: "Fixing IR tail of gravitational waves from domain walls"
arXiv:2607.25073 · 2026-07-27 · CC BY 4.0 · 3 min
La simulación numérica de las ondas gravitacionales del universo temprano produce una señal falsa y ondulada, y los científicos han encontrado la manera de suavizarla.

En los primeros instantes de la vida del universo, este se parecía a un caldero burbujeante. La materia no estaba distribuida uniformemente: en ella maduraban grumos y vacíos, y su movimiento turbulento generaba un temblor del propio espacio: las ondas gravitacionales. Hoy intentamos captar sus ecos, por ejemplo, con la red de radiotelescopios NANOGrav, y compararlos con las predicciones. Para ello, los físicos ejecutan simulaciones numéricas en supercomputadoras, recreando aquella tormenta ancestral.

Pero hay un inconveniente. Cuando a partir de la simulación se calcula directamente el espectro —la distribución de la energía de las ondas según su frecuencia—, en las frecuencias bajas aparece un temblor fino. Se parece a una ondulación que no se esperaba en absoluto. La causa no es física, sino matemática: al promediar los cuadrados de las amplitudes, en la señal se cuelan frecuencias duplicadas. Es como si un eco rebotara en una pared y se superpusiera a sí mismo. Los autores del trabajo lo llaman "serpenteos parásitos" y demuestran que no tienen relación con las ondas reales. Ese espectro no se puede mostrar a los observadores: induce a error.

El espectro de las ondas gravitacionales es como una fotografía de una orquesta: en él se ve qué instrumentos sonaron más fuerte. Si en la grabación hay ruido de un micrófono roto, la melodía no se puede distinguir.

La solución vino de una consideración simple: hay que dejar que la simulación "se enfríe". Cuando la fuente de las ondas —por ejemplo, una red de paredes de dominio (pliegues hipotéticos del espacio-tiempo)— desaparece, las ondas aún viajan por el universo durante un tiempo. Si se extiende el cálculo varias épocas de Hubble (períodos de duplicación del tamaño del universo) después de apagar la fuente, las oscilaciones parásitas se suavizan por sí solas. Los físicos lo comprobaron con el código CosmoLattice, modelando precisamente una red de paredes de dominio. La simulación extendida permitió recuperar la verdadera pendiente infrarroja del espectro, suave —esa que guarda la memoria de la etapa más turbulenta del nacimiento de las ondas.

La pendiente infrarroja es la parte izquierda, de baja frecuencia, del gráfico. Su forma cuenta qué sucedía en el momento en que las ondas gravitacionales nacían con mayor intensidad. Un error en la pendiente y entenderemos mal la física del universo temprano.

Los autores advierten: el estiramiento artificial de las ecuaciones mediante el conocido truco de Press–Riddick–Spergel (PRS) no sirve aquí. Produce espectros incorrectos, incluso si se renormanizan cuidadosamente las fuentes. Solo la continuación física honesta del cálculo, que tomó algunas épocas de Hubble adicionales, saca a la luz la señal verdadera. El método es bastante universal y se aplica a cualquier modelo numérico de fuentes hipotéticas de ondas gravitacionales en el universo temprano.

Una red de paredes de dominio son "arrugas" hipotéticas del espacio-tiempo que podrían haber surgido durante el enfriamiento del universo, cuando este atravesaba transiciones de fase, de manera similar a como el agua se convierte en hielo.

En la novela "Contacto" de Carl Sagan, una señal extraterrestre contiene el plano de una máquina que utiliza ondas gravitacionales para viajar a través del espacio-tiempo.

Científicos
Albert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard FeynmanRussell HulseHenri Poincaré
Conceptos
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