inflación de Starobinsky

Cuando inflas un globo demasiado rápido, sus paredes empiezan a vibrar. Algo parecido le ocurrió al espacio en los primeros instantes después del Big Bang: el universo se expandía a toda prisa y la propia trama del espacio se llenó de ondulaciones.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. El espacio se estiró más rápido que la luz, y las fluctuaciones cuánticas del vacío se convirtieron en partículas reales.

El universo temprano se asemeja a un resorte fuertemente comprimido. En los primeros instantes se expandió a una velocidad inimaginable: esta etapa se llama inflación.

La gravedad es una fuerza asombrosamente débil. Un pequeño imán sostiene un clip desafiando la atracción de todo un planeta. Los físicos han buscado durante mucho tiempo la causa de esta debilidad, y una de las conjeturas nos lleva a dimensiones ocultas. Quizás la gravedad se 'extiende' por ellas, perdiendo fuerza en nuestro mundo tridimensional.

En los primeros instantes tras su nacimiento, el universo se expandió más rápido de lo que tarda en encenderse una cerilla. Este proceso se denomina inflación. Explica por qué el cosmos actual es tan homogéneo y plano. Pero, ¿qué ocurrió antes? Quizás entonces operaban las leyes de la gravedad cuántica, y sus huellas pueden encontrarse en los datos.

Si tomas una olla con agua hirviendo y le echas un puñado de espaguetis, se cocinan rápido y se pegan en un amasijo. Pero en una enorme olla de restaurante, donde los espaguetis flotan libremente, cada uno se mantiene separado.

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.

La gravedad no es solo la fuerza que nos mantiene en el suelo. A escala del universo, dirige a las galaxias, curva los rayos de luz y determina el destino de todo lo que existe. Hace cien años, Einstein la describió como la curvatura del espacio y el tiempo.

Imagina el universo primitivo como una campana de dimensiones inimaginables. La inflación —la época de expansión acelerada ideada por Alan Guth— la golpea, y una onda se propaga por el tejido del espacio-tiempo.

La onda cuántica se asemeja a una fotografía de larga exposición: todo está borroso, pero es precisamente esa borrosidad la que muestra el movimiento. Normalmente, estas ondas congeladas se consideran una abstracción conveniente.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo experimentó una expansión vertiginosa: la inflación. Como un globo que se infla no de manera uniforme, sino con pequeñas pulsaciones, se estiró miles de millones de veces en una fracción insignificante de segundo. Esas pulsaciones quedaron congeladas como ondulaciones de densidad.

Un nuevo diapasón para la sinfonía cósmica resonó desde el altiplano chileno: el telescopio ACT afinó la nota de las perturbaciones primordiales — el índice espectral nₛ se desplazó hacia arriba, desbaratando la armonía de muchos modelos anteriores.

En los primeros instantes, el universo se expandió a una velocidad inimaginable: esta etapa se denomina inflación. Se cree que entonces pudieron nacer del vacío partículas de materia oscura, esa sustancia invisible que mantiene a las galaxias unidas y evita que se dispersen.

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.

Cuando la orquesta solo está afinando, flotan por la sala sonidos dispersos, pero en cuanto el director alza la batuta, el caos se convierte en sinfonía. Así se veía aproximadamente el comienzo de nuestro universo. En los primeros instantes, este se expandía a una velocidad inimaginable, más rápido de lo que la luz habría tardado en atravesarlo.

El nacimiento del universo no se parece a una explosión, sino a un atasco de tráfico. Al principio, en una diminuta fracción de segundo después del Big Bang, el espacio se expandía lentamente, como coches en un embotellamiento. Luego vino un acelerón brusco: la expansión acelerada que los cosmólogos llaman inflación.

Hornear pan comienza con una masa casi homogénea en la que ya se esconden diminutas burbujas de gas. Luego crecen, y de la velocidad de su crecimiento depende la estructura futura de la miga. En cosmología, el papel de esas burbujas lo juegan los gérmenes de las galaxias: ligeras acumulaciones de materia en la "sopa" caliente del universo temprano.

La cosmología está viviendo tiempos extraños. Por un lado, el modelo estándar con materia oscura y energía oscura describe de forma excelente la estructura a gran escala. Por el otro, está crujiendo por las costuras.

La cosmología lleva mucho tiempo buscando un resquicio detrás del Big Bang. La inflación, propuesta por Alan Guth, estira y alisa las irregularidades primordiales, pero ¿qué encendió la mecha?

El péndulo elige por sí mismo cómo oscilar. Si lo empujas con demasiada fuerza, vuelve rápidamente a un ritmo suave. Si lo mantienes en su posición extrema, se quedará quieto, pero en cuanto lo sueltes, retomará su movimiento habitual.

El nacimiento cuántico del universo se asemeja a un juego de dados, donde la probabilidad de sacar un seis es catastróficamente pequeña. El formalismo de Hawking y Hartle —una receta elegante para el nacimiento del mundo desde la atemporalidad— predijo durante décadas que un universo como el nuestro es un evento fantásticamente improbable.

El misterio de la energía oscura es un abismo. La teoría cuántica de campos predice una densidad 10¹²⁰ veces mayor que la observada. En el paisaje de cuerdas, este abismo cobra forma: una miríada de vacíos con diferente energía, y nosotros anidamos en uno de ellos.

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.

La idea de la inflación —la expansión ultrarrápida del espacio justo después del nacimiento— fue propuesta por Alan Guth en 1980. Explicó por qué nuestro mundo es tan homogéneo.

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.

Un globo se infla cada vez más rápido. Primero se estira suavemente, pero en cierto momento la bomba falla: la velocidad disminuye y luego vuelve a aumentar. Durante ese breve respiro, en la goma aparecen diminutas burbujas. Al seguir inflando, se convierten en nudos densos. Algo parecido le ocurrió al propio universo justo después del Big Bang.

Un globo en la palma de la mano rebota igual en todas direcciones. Pero una botella de refresco se comporta de otra manera: a lo largo del cuello es rígida, pero transversalmente se aplasta con facilidad. Así más o menos es la presión dentro de algunas estrellas: puede ser desigual en distintas direcciones. Estas estrellas se llaman anisotrópicas, y hasta ahora su comportamiento se describía con métodos dispersos.

Para entender cómo surgió el Universo a partir del Big Bang, los físicos recurren a la idea de expansión de Georges Lemaître, apoyada en las leyes de Hendrik Lorentz.

La humanidad es como una olla en la estufa. Sesenta años de datos muestran que el fuego se aviva más rápido de lo que el astrofísico Nikolái Kardashov esperaba: alrededor del 2% anual, en lugar del 1%.

En los primeros instantes, el universo se expandió más rápido de lo que la luz podía cruzarlo. Este proceso, la inflación, dejó tras de sí ondas: diminutas inhomogeneidades de densidad a partir de las cuales crecieron las galaxias.

El telescopio espacial James Webb ha observado antiguas galaxias, en cuyo interior crecen agujeros negros demasiado grandes para una edad tan temprana tras el Big Bang. No habría habido tiempo suficiente para un crecimiento normal, así que debieron formarse de otra manera.

Un agujero de gusano es un túnel hipotético que acorta el camino entre rincones distantes del Universo, como una burbuja estirada entre dos puntos. Para que las paredes de la burbuja no se colapsen, se necesita una película especial: materia con presión negativa, parecida a la energía oscura.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo se expandió más rápido de lo que la luz podía cruzarlo. Ese crecimiento vertiginoso —la inflación— estiró las diminutas vibraciones cuánticas hasta el tamaño de galaxias enteras. Pero, ¿desde qué estado exactamente comenzaron esas vibraciones?

En los primeros instantes, el universo se parecía a una masa que a veces sube con rapidez y a veces se detiene por un segundo. En esos breves estirones —llamados expansión del universo con pausas— incluso los campos magnéticos diminutos pudieron crecer como burbujas en una masa bien batida.

En una habitación de hospital hay +40°C, en otra +10°C, y en promedio tenemos +25°C. Si la temperatura influyera de forma no lineal en algo —por ejemplo, en la tasa de reproducción de las bacterias—, el valor promedio daría un pronóstico incorrecto.

En los primeros instantes después del Big Bang, el cosmos parecía una olla de caldo hirviendo. En él, como grumos de harina, se enrollaban y crecían densos grumos de energía: los oscilones. Crecieron, ganaron fuerza y pronto tomaron el control de la expansión del Universo.

Ya en el siglo pasado, Vera Rubin descubrió que las estrellas en los bordes de las galaxias giraban demasiado rápido, como si una materia invisible las mantuviera unidas. Desde entonces, la materia oscura ha sido un misterio. Normalmente se atribuye su origen a nuevas partículas o fuerzas.

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.

El universo se expande, y lo hace cada vez más rápido. Detrás de esta aceleración está la misteriosa energía oscura. Durante mucho tiempo se la consideró inmutable, como una constante de libro de texto.

En 1929, Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan: el Universo se expande como masa de pan que leuda. Hoy sabemos que crece cada vez más rápido, y normalmente al acelerador lo llamamos energía oscura.