El universo temprano no se parecía a un estanque tranquilo, sino a un caldero burbujeante. La materia fluía, chocaba y se arremolinaba, todo en medio de la rápida expansión del propio espacio. Para entender cómo de esa sopa caliente nacieron las estrellas y las galaxias, los físicos construyen simulaciones digitales.
Este nuevo trabajo es la tercera parte de una serie sobre métodos de modelado cósmico en retícula. Las dos primeras se centraron en campos; esta, en fluidos. Los autores desglosan paso a paso cómo traducir las leyes del flujo de fluidos al lenguaje de una retícula computacional cuando el propio escenario —el universo en expansión— no permanece estático. Consideran cuatro escenarios: un fluido ideal sin fricción, un fluido viscoso, un fluido mezclado con otros campos y un fluido que intercambia energía con campos escalares (campos que tienen un solo número en cada punto del espacio).
El principal logro de ingeniería son algoritmos que no pierden precisión cuando el espacio se expande. Conservan las simetrías de la teoría hasta la precisión de la máquina, lo cual es crítico cuando se calcula, por ejemplo, el nacimiento de ondas gravitacionales. Estas ondas —ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo— deberían haber surgido de los procesos violentos del universo temprano, y ahora podrán calcularse de manera honesta, teniendo en cuenta todos los efectos de los fluidos.
Así, el caldero digital se vuelve cada vez más realista. Los científicos podrán asomarse a épocas en que el universo tenía menos de un segundo de vida y ver cómo las primeras corrientes de materia dejaron huellas que llegan hasta nuestros detectores hoy.
En el universo temprano, la materia estaba tan caliente y densa que ni siquiera los neutrones y protones podían existir: todo era una 'sopa' de quarks y gluones que fluía casi sin fricción.