Dos investigadores plantean que, en la infancia del universo, pudo existir algo similar a una superpartícula, denominadas oscilones. Algo que podría haber afectado al universo de una forma profunda y que podría ser útil para entender cómo fueron los primeros momentos del cosmos…
Los oscilones, una partícula muy potente
Los oscilones, plantean, habrían sido tan energéticos que sus efectos habrían liberado ondas gravitacionales. Esas ondas gravitacionales permitirían analizar las condiciones en los primeros instantes del universo. Para poner todo esto en contexto, es necesario remontarnos a la inflación. El período, extremadamente breve, en el que el universo se expandió enormemente. Algo que podría ser un momento muy importante. En una fracción del primer segundo del universo, algo provocó que la expansión del universo aumentase de una forma difícil de imaginar.
Su tamaño pasó a ser 10^52 (un 1 seguido de 52 ceros) veces más grande. Tras ese instante, algo sucedió para volver a reducir el ritmo de expansión del cosmos, que ha seguido expandiéndose a ese ritmo desde entonces. La inflación es imprescindible para poder explicar por qué el universo es tan uniforme en escalas muy grandes. Una expansión muy rápida habría permitido que fuese así. Además, hay otras pistas de que sucedió. La inflación no solo expandió el universo, también provocó algo que se denomina recalentamiento.
Lo que fuese que provocó la inflación desapareció. Al desvanecerse, ese mecanismo liberó su energía restante, transformándose en una corriente de partículas que, con el tiempo, se combinaría para formar protones y neutrones. De ahí llegaron los átomos, moléculas, estrellas y todo lo que conocemos. Pero, mientras el universo se expandía en la inflación, también lo hicieron pequeñas fluctuaciones en el espacio-tiempo. Se estiraron hasta convertirse en diferencias macroscópicas. Algo observable en el espacio-tiempo en sí mismo.
La estructura del universo
Esto se tradujo en lugares del universo con una atracción gravitacional mayor que la media. En los lugares con mayor gravedad se acumularon pequeñas cantidades de material. Con el tiempo, y miles de millones de años, formaron las semillas de todas las estructuras que se pueden observar en el universo. Si la inflación fue capaz de todo eso, quizá generase algo más. Pero lo importante, lo que se preguntan muchos físicos, es qué provocó la inflación. Se han planteado diferentes ideas. Una implica un fenómeno cuántico llamado campos escalares.
Se extenderían a lo largo del espacio y el tiempo. Un campo escalar implica que, en cada punto del universo, tiene un valor o fuerza, pero carece de dirección. Un ejemplo, para visualizarlo mejor, es el de un mapa de temperaturas. Los campos escalares, en el presente, son un factor menor. Pero el universo en su juventud era un lugar muy diferente. Los campos escalares, que hoy serían muy raros, serían abundantes en aquella época. Algunas teorías de inflación proponen que un campo escalar fue el responsable de la expansión.
Se puede imaginar un campo escalar como la superficie de un océano. Se extiende en todas las direcciones y hacia el horizonte. Tiene olas recorriéndolo, como en un océano. En un campo escalar, esas olas pueden ser regulares y tranquilas o erráticas y violentas. En un nuevo estudio, esto es lo que plantean dos investigadores como lo que debió suceder en los primeros momentos del universo. Algo que, a su vez, permite pintar un escenario que podría llevar a entender cómo se desenvolvió el universo en sus primeros momentos.
La presencia de los oscilones
Tras la inflación, y durante el recalentamiento, cuando el universo se estaba viendo inundado de partículas, cualquier campo escalar que todavía quedase habría sido perturbado. Esto podría haber generado oscilones. Algo así como una ola que podría perdurar durante mucho tiempo. Los oscilones aparecen en todo tipo de situaciones. Por ejemplo, una ola avanzando en solitario sería un tipo de oscilón. Cuando los oscilones se forman en campos escalares, también generan su propio tipo de partículas únicas. Además, serían muy particulares.
Los oscilones no participarían en interacciones con partículas, pero sí afectarían al universo. En la juventud del cosmos, durante un breve tiempo, podrían haber contenido más energía que cualquier otro grupo de partículas o campos. Por lo que, plantean los investigadores, podrían haber generado fenómenos como ondas gravitacionales. Los oscilones ya no estarían presentes, pero sus ondas gravitacionales seguirían existiendo. Es decir, podrían detectarse con detectores como LISA, o el observatorio BBO (Big Bang Observatory).
Si están en lo correcto, esto permitiría explicar cómo se pudieron generar ondas gravitacionales en la inflación. Si se detectan esas ondas gravitacionales, a su vez, se tendrá la oportunidad de estudiar directamente cómo era el universo en los primeros instantes de su existencia. En su primer segundo pasaron muchísimas cosas, que podrían ser desentrañadas gracias a ellas. Pero, para que se convierta en realidad, habrá que ver si este planteamiento es correcto. Lo bueno es que, gracias al avance de la tecnología, la respuesta podríamos tenerla en solo unos años…
Estudio
El estudio es S. Yu y H. Qing-Guo; «Oscillons during Dirac-Born-Infeld Preheating». Está disponible para su consultar en la plataforma arXiv, en este enlace.
