Una pequeña ola que provoca un maremoto. En el Universo primordial, diminutas fluctuaciones cuánticas podrían haber tenido un efecto profundo en el cosmos.
Con la ayuda de simulaciones numéricas de vanguardia, un equipo de científicos del CNRS Tierra & Universo, CNRS Física, y de la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos) ha estudiado la evolución de las fluctuaciones cuánticas generadas durante la inflación cosmológica, una breve fase de expansión acelerada del Universo hace 13.700 millones de años.
El equipo de investigación descubrió que estas pequeñas fluctuaciones, amplificadas por fenómenos no lineales, pueden cambiar radicalmente el destino del Universo.
Si bien la fase inicial de la inflación es relativamente bien comprendida gracias a las observaciones de la radiación cósmica y la distribución de las galaxias en el Universo, la fase posterior sigue siendo completamente desconocida dado que no recibimos ninguna información electromagnética. Sin embargo, la astronomía gravitacional está abriendo una nueva ventana sobre esta edad oscura de la inflación, que los científicos han estudiado por primera vez con simulaciones numéricas.
Han demostrado que, en algunas teorías, todo el Universo puede quedar atrapado en un estado de inflación eterna, inhóspito para la vida. En otros casos, las fluctuaciones cuánticas pueden desencadenar la formación de agujeros negros a partir del colapso de bolsillos de universos. Estos agujeros negros no son los restos típicos de estrellas: ¡dentro de ellos no se encuentra el núcleo colapsado de una estrella, sino un universo paralelo completo!
Una representación artística del Universo primordial, en el que las fluctuaciones cuánticas microscópicas provocan una inflación eterna o bien el colapso de ciertas regiones del Universo en agujeros negros.
© Angelo Caravano con IA
Estos trabajos marcan un avance en el estudio del Universo primordial utilizando métodos no perturbativos, en la interfaz entre la cosmología, la teoría del caos y las ciencias computacionales.
Referencias:
Angelo Caravano, Keisuke Inomata, y Sébastien Renaux-Petel,
Inflationary Butterfly Effect: Nonperturbative Dynamics from Small-Scale Features, Phys. Rev. Lett.
133, 151001 (2024).
Fuente: CNRS INSU