Los científicos estadounidenses, utilizando herramientas matemáticas, describieron las inhomogeneidades de la radiación cósmica de fondo de microondas que surgió inmediatamente después del origen del Universo. Los autores creen que sus resultados confirman la exactitud de la hipótesis del Big Bounce, según la cual el surgimiento de nuestro universo fue el resultado de la desintegración de algún universo "anterior". Los resultados se publican en la revista Physical Review Letters.
Si bien la teoría de la relatividad general de Einstein explica una amplia gama de fenómenos astrofísicos y cosmológicos, algunas propiedades del universo siguen siendo un misterio. En particular, no puede explicar la distribución desigual de galaxias y materia oscura en el espacio.
Desde la década de 1980, los investigadores de la Penn State University han estado desarrollando un paradigma cosmológico basado en el concepto de gravedad cuántica de bucles. Este paradigma, llamado cosmología cuántica de bucles, describe todas las grandes estructuras modernas del Universo como fluctuaciones cuánticas del espacio-tiempo que tuvieron lugar en el nacimiento del mundo.
Según la teoría generalmente aceptada del Big Bang, todo comenzó con una singularidad: un estado en el que toda la materia y la energía se comprimían en un solo punto. Luego, en la primera fracción de segundo, durante un período llamado inflación, el cosmos se hinchó a proporciones enormes. Pero la teoría del Big Bang no explica qué sucedió antes de la singularidad, por lo que este estado no se puede describir en términos de las leyes de la física y las matemáticas.
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Los científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania sostienen la hipótesis alternativa del Big Bounce, según la cual el universo en expansión actual surgió de la masa supercomprimida del universo de la fase anterior. Para describir este estado, utilizan un aparato matemático universal que combina la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad.
Los autores rastrean el origen de la estructura del Universo a las inhomogeneidades más pequeñas registradas en el contexto de la radiación cósmica relicta de microondas, que se emitió cuando el Universo tenía solo 380 mil años.
Pero esta radiación en sí tiene tres misteriosas anomalías que son difíciles de explicar usando la física clásica. Estas desviaciones son tan graves que muchos físicos comenzaron a hablar de una crisis en la cosmología.
En un nuevo estudio, los científicos argumentan que, desde la perspectiva de la cosmología cuántica de bucles, describir la inflación elimina dos anomalías importantes en la distribución del CMB.
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"Usando la cosmología de bucle cuántico, naturalmente resolvimos dos de estas anomalías, evitando una posible crisis", dijo el coautor Donghui Jeong, profesor asociado en el Departamento de Astronomía y Astrofísica, en un comunicado de prensa de la universidad. "La presencia de estas anomalías sugiere que vivimos en un universo excepcional".
Los autores creen que las inhomogeneidades del CMB son el resultado de fluctuaciones cuánticas inevitables en el universo temprano. Durante la fase acelerada de expansión, la inflación, estas fluctuaciones inicialmente minúsculas fueron estiradas por la gravedad, lo que se refleja en las irregularidades observadas.
"El paradigma inflacionario estándar, basado en la relatividad general, ve el espacio-tiempo como un continuo fluido", dijo el primer autor del artículo, el profesor Abhay Ashtekar, director del Instituto de Gravedad y Espacio de Pensilvania. - La tela de la camisa también parece una superficie bidimensional, pero al inspeccionarla más de cerca se puede ver que está tejida con hilos unidimensionales densamente empaquetados. De la misma manera, los hilos cuánticos se entrelazan en el tejido del espacio-tiempo. Dadas estas tendencias, la cosmología cuántica de bucles nos permite ir más allá del continuo descrito por la relatividad general ".
Los científicos esperan que las nuevas misiones satelitales como LiteBIRD y Cosmic Origins Explorer, destinadas a detectar rastros de ondas gravitacionales primarias en el contexto del CMB, confirmen sus hallazgos.
