fluctuaciones cósmicas primordiales

Un filamento de la red cósmica se extiende a través del universo joven, y en él, como cuentas en un collar, están ensartadas las galaxias. En el núcleo del protocúmulo SSA22, que dentro de miles de millones de años se convertirá en el centro de un cúmulo masivo, estas cuentas aún están calientes y polvorientas: en su interior nacen estrellas, y el gas frío sirve de combustible.

El universo temprano no era solo un caldo caliente de partículas. En las primeras fracciones de segundo, la simetría especular podría haberse roto: el mundo y su reflejo no habrían sido del todo idénticos.

Los primeros instantes después del Big Bang: el espacio se expande rápidamente — los físicos llaman a este período inflación. Dentro de este tejido en expansión, como burbujas de jabón en una corriente de aire, comienzan a formarse regiones de nuevo vacío — ocurre una transición de fase de primer orden.

El Universo resonó intensamente en sus primeros instantes. En la era de la inflación, cuando el espacio se expandía más rápido que la luz, las energías eran monstruosas — billones de veces mayores que en el Gran Colisionador de Hadrones.

En los albores de los tiempos, el universo experimentó un breve instante de expansión frenética: la inflación. Las diminutas vibraciones cuánticas del espacio-tiempo se estiraron hasta escalas cósmicas.

Los primeros tres minutos después del nacimiento del mundo son una cocina cósmica donde la naturaleza preparaba los núcleos atómicos más ligeros. La receta la dicta la gravedad: controla el ritmo de enfriamiento del caldo caliente de partículas.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo experimentó una expansión vertiginosa — la inflación—, que estiró las fluctuaciones cuánticas hasta escalas que hoy vemos en la radiación de fondo de microondas.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo se expandió a una velocidad vertiginosa. Este proceso se denomina inflación y suavizó todas las irregularidades, haciendo que el cosmos fuera homogéneo. Pero, ¿qué puso en marcha la propia inflación?

En los primeros instantes de la vida del universo no había ni rastro de energía oscura: esa fuerza que hoy separa las galaxias cada vez más rápido. Pero si miramos más profundo, a la escala de Planck (miles de millones de miles de millones de veces más pequeña que el núcleo atómico), el espacio-tiempo deja de ser liso.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo se expandió a una velocidad inimaginable. Esta expansión dejó tras de sí ondulaciones: diminutas sobredensidades en la radiación caliente y el plasma.

Los primeros instantes de la vida del universo recuerdan a la afinación de un instrumento musical complejo. Las fluctuaciones cuánticas, estiradas por la rápida expansión (inflación), se convirtieron en esas "notas" de las que más tarde surgieron las galaxias.

En los primeros instantes tras el nacimiento, el universo podría haber sido multidimensional, como una hoja de papel que de repente adquiere grosor. Ese "grosor" —las dimensiones extra— comenzó a expandirse rápidamente. A este crecimiento ultrarrápido se le llama inflación.

El universo temprano experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. En fracciones diminutas de segundo, las pequeñas fluctuaciones cuánticas se estiraron hasta alcanzar el tamaño de galaxias y se convirtieron en los gérmenes de toda la estructura a gran escala.

La luz atraviesa una película arrugada y sale ligeramente diferente. De manera similar, las ondas gravitacionales nacidas en el universo temprano sienten la distribución grumosa de galaxias y materia oscura.

Con ayuda del telescopio James Webb, los astrónomos se asomaron a un antiguo cuásar — el deslumbrante corazón de una galaxia, donde un agujero negro gigante succiona materia. Resultó que no solo destruye, sino que también crea: sus potentes chorros y ondas de choque actúan como un auténtico molino cósmico.

El té caliente en el congelador no se cubre de hielo de inmediato. Primero, diminutas agujas de hielo se agitan en él: aparecen y se derriten hasta que la temperatura baja lo suficiente para que el hielo se fije por completo. Más o menos así se comportaba el universo temprano cuando se enfriaba y cambiaba su estructura interna.

La luz antigua, que viaja desde hace 14 mil millones de años, nos llega de todas direcciones. A simple vista parece perfectamente uniforme, pero al mirar con atención emergen minúsculas fluctuaciones, como ondas en una película lisa. Esas ondas no son ruido aleatorio, sino una crónica cifrada del universo.

En los primeros instantes después del Big Bang, el Universo era una sopa hirviente de partículas elementales. Incluso los ligeros neutrinos chocaban entonces activamente con todo lo que había.

Un diminuto agujero negro atraviesa una nube de gas. No la absorbe, sino que la calienta, como una plancha dejada sobre un paño húmedo. De él emana radiación y a su alrededor se forma un punto caliente: una región donde la temperatura es cientos de veces mayor que la del espacio circundante.

Justo después del Big Bang, el espacio se cubrió de ondulaciones — ondas gravitacionales, como las que provoca una piedra al caer al agua. Estas vibraciones del propio tejido del cosmos, predichas por Alan Guth, se extendieron por todo el universo.

Un estanque cuyas aguas se agitan en círculos al caer una piedra. Así, a escala del universo: una repentina emisión de energía en el sector oscuro —esa sustancia invisible que no emite luz— genera ondas en el tejido del espacio. Esas ondas alteran el camino de las partículas de luz que viajan hacia nosotros desde el mismísimo nacimiento del cosmos.

Una gran orquesta se afina antes del concierto. Cada instrumento emite su propio ruido, y en el bullicio general es difícil distinguir sonidos individuales. Pero si el director, por un segundo, agita la batuta de una manera especial, todos los violines tocan a la vez una misma nota aguda, y ese sonido puro atraviesa la cacofonía. Ese «gesto de batuta» pudo ocurrir en los primeros instantes de la vida del universo.

Normalmente la historia del universo se cuenta así: había nada, luego una explosión, y desde entonces todo se expande. Pero, ¿y si no hubo un 'nada'? Un grupo de físicos ha demostrado que el universo podría haber existido eternamente, simplemente a veces se contrae y luego se expande de nuevo, como un resorte.

Una enorme nube oscura de gas se extendía por el universo joven. En su interior, como dedos invisibles, se entrelazan las líneas de campo magnético que quedaron del mismo nacimiento del mundo. Estos campos actúan sobre las partículas cargadas, empujándolas unas hacia otras, como un viento suave que amontona las hojas caídas.

Noche, un lago enorme, silencio absoluto. No se ven olas, pero se oye cómo rompen en la orilla con igual rumor desde todas las direcciones. Esto se asemeja a lo que los astrónomos llaman fondo de ondas gravitacionales: un murmullo incesante proveniente de la fusión de agujeros negros lejanos. Pero, ¿y si en algún lado del lago el chapoteo fuera un poco más fuerte?

Durante 800.000 años, las glaciaciones han ocurrido cada 100.000 años. El ritmo coincide con la excentricidad de la órbita terrestre. Pero la órbita apenas cambia el flujo de calor solar —como si un director de orquesta apenas moviera la batuta y la orquesta retumbara—. Seguía siendo un misterio cómo esa señal débil controla los mantos de hielo.

En los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, el cosmos parecía un ruidoso club de adolescentes: las galaxias estallaban, chocaban y formaban estrellas por cientos. Pero en medio de ese bullicio, el telescopio James Webb ha vislumbrado algo extraño: barrios enteros de 'jubilados' silenciosos.

El modelo cosmológico estándar describe el nacimiento del universo como una explosión desde una singularidad, un punto de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas.

La joven estrella PDS 66 está rodeada por un disco plano de gas y polvo, la cuna de futuros planetas. En las frías regiones exteriores de un disco así, el silicio y el azufre suelen estar ocultos en los granos de polvo, pero los astrónomos han observado una brillante mancha de gas a unas 60 unidades astronómicas de la estrella.

El polvo alrededor de la joven estrella CVSO 1942 se encendió como una bombilla que se enciende a máxima potencia.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo era casi homogéneo, como una masa de pan lisa. Pero ya mil millones de años después, en algunos lugares la masa empezó a levar más rápido: aparecieron grumos de cientos de galaxias que los astrónomos llaman protocúmulos. Son los embriones de los futuros cúmulos gigantes, las estructuras ligadas más masivas del universo.

Según la teoría del Big Bang, desarrollada por Georges Lemaître, el universo comenzó desde un punto caliente y denso y luego se expandió vertiginosamente — esta inflación fue propuesta por Alan Guth.

La fusión de agujeros negros genera una onda gravitacional. A veces, en el camino de la onda se interpone una galaxia o un grumo de materia oscura, predicha por Zwicky y descubierta por Rubin.

El telescopio espacial James Webb observó una época en la que, tras el Big Bang, el universo tenía apenas mil millones de años, y encontró la galaxia «Dormilona». A diferencia de sus vecinas, que brillaban con estrellas jóvenes, ella parecía cansada y apagada.

En una autopista, un flujo constante de coches a veces se convierte en un atasco debido a frenazos aleatorios. En el universo joven, la expansión general de las galaxias después del Big Bang se asemejaba a ese movimiento ordenado. Pero cada galaxia también realizaba sus propias maniobras: frenaba o aceleraba por la atracción de sus vecinas.

La noche del 4 de marzo de 2024. El radiotelescopio MeerKAT, en Sudáfrica, capta un pulso de milisegundos: un estallido rápido de radio que llega desde una distancia de 17.4 gigaparsecs. Es luz que ha viajado durante 10.5 mil millones de años hasta la Tierra.