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Los cosmólogos crean 4000 universos virtuales para resolver el misterio del Big Bang

Diagrama de la evolución del universo desde la inflación izquierda hasta el presente derecha. El método de reconstrucción retrocede la evolución de derecha a izquierda en esta ilustración para reproducir las fluctuaciones de densidad primordial de la distribución actual de galaxias. Crédito de la imagen: Instituto de Matemática Estadística

Los cosmólogos están presionando el rebobinado en el primer instante después del Big Bang al simular 4000 versiones del universo en una supercomputadora masiva.

El objetivo es pintar una imagen de las secuelas inmediatas del Big Bang, cuando el universo observable se expandió repentinamente 1 billón de billones de veces en tamaño en la más pequeña astilla de un microsegundo. Al aplicar el método utilizado para las simulaciones a observaciones reales deuniverso de hoy, los investigadores esperan llegar a una comprensión precisa de cómo era este período inflacionario.

"Estamos tratando de hacer algo como adivinar la foto de un bebé de nuestro universo a partir de la última imagen", escribió en un correo electrónico a Rhythm89 el líder del estudio Masato Shirasaki, cosmólogo del Observatorio Astronómico Nacional de Japón NAOJ.

Universo irregular

El universo de hoy muestra variaciones en densidad, con algunos parches ricos en galaxias y otros relativamente estériles. Una hipótesis prometedora para esta distribución desigual de la materia visible es que, en el momento del Big Bang, ya había fluctuaciones cuánticas, o aleatorias,cambios temporales en la energía, en el diminuto universo primordial, dijo Shirasaki.

Cuando el universo se expandió, estas fluctuaciones se habrían expandido también, con puntos más densos extendiéndose hacia regiones de mayor densidad que su entorno. Las fuerzas gravitacionales habrían interactuado con estos filamentos estirados, haciendo que las galaxias se agruparan a lo largo de ellos.

Pero las interacciones gravitacionales son complejas, por lo que tratar de rebobinar este período inflacionario para comprender cómo se habría visto el universo antes de que fuera muy difícil. Los cosmólogos esencialmente necesitan eliminar las fluctuaciones gravitacionales de la ecuación.

Un comienzo limpio

Los investigadores desarrollaron un método de reconstrucción para hacer precisamente eso. Sin embargo, para averiguar si la reconstrucción era precisa, necesitaban alguna forma de probarla. Así que utilizaron la supercomputadora ATERUI II de NAOJ para crear 4.000 versiones del universo, todas con un ligerodiferentes fluctuaciones de densidad inicial.Los investigadores permitieron que estos universos virtuales se sometieran a sus propias inflaciones virtuales y luego les aplicaron el método de reconstrucción para ver si podía devolverlos a sus puntos de partida originales.

Los resultados, publicados el 4 de enero en la revista Revisión física D , fueron prometedores.

"Encontramos que un método de reconstrucción puede reducir los efectos gravitacionales en las distribuciones de galaxias observadas, permitiéndonos extraer la información de las condiciones iniciales de nuestro universo de una manera eficiente", dijo Shirasaki.

La reconstrucción se ha aplicado antes a datos de galaxias del mundo real, agregó, pero el nuevo estudio muestra que también puede funcionar en el período de inflación del universo. El siguiente paso, dijo Shirasaki, es aplicar la reconstrucción a observaciones realesde la red cósmica. Esas observaciones ya han sido realizadas por un telescopio en Nuevo México como parte del Sloan Digital Sky Survey.

Publicado originalmente en Rhythm89