La inflación explica por qué el universo parece tan liso y homogéneo a gran escala. Pero si la inflación es responsable de todo lo que vemos hoy, surge la pregunta: ¿qué hubo antes?
Hasta ahora no existen experimentos capaces de observar eventos anteriores a la inflación. Sin embargo, los matemáticos pueden construir escenarios posibles aplicando la teoría general de la relatividad de Einstein a los momentos más tempranos del tiempo.
Los investigadores Ghazal Geshnizjani del Perimeter Institute, Erik Ling de la Universidad de Copenhague y Jérôme Quintin de la Universidad de Waterloo recientemente publicaron un artículo en Journal of High Energy Physics. Mostraron que es posible mirar más allá de nuestro universo.
La cuestión principal que investigaron Geshnizjani, Ling y Quintin es si existe un punto anterior a la inflación donde las leyes de la gravedad dejan de funcionar debido a una singularidad. Una singularidad es un punto en el espacio-tiempo donde las descripciones matemáticas pierden sentido. Por ejemplo, la función 1/x se vuelve infinita cuando x tiende a cero.
A veces las singularidades se pueden eludir. Por ejemplo, los horizontes de eventos de los agujeros negros se consideraron una singularidad física, pero luego se demostró que son solo una característica matemática relacionada con la elección de coordenadas. Sin embargo, en el centro de un agujero negro la densidad y la curvatura se vuelven infinitas, lo que no es posible eliminar cambiando las coordenadas.
Los investigadores estudiaron si el inicio del Big Bang es la misma singularidad física que el centro de un agujero negro, o si es simplemente una característica matemática. Su trabajo se basa en un teorema demostrado en 2003 por Arvind Borde, Alan Guth y Alexander Vilenkin, según el cual la inflación debe tener un comienzo.
Usando un parámetro llamado factor de escala, que describe el cambio de las distancias entre objetos a medida que se expande el universo, los investigadores clasificaron los posibles escenarios anteriores a la inflación. Mostraron que bajo ciertas condiciones la singularidad es efectivamente una curvatura, mientras que en otros casos se puede evitar.
El estudio confirma que si la cantidad de materia en el universo fuera insignificante en comparación con la cantidad de energía oscura, la singularidad se puede eliminar. En ese caso la luz podría atravesar la frontera y la historia del universo podría extenderse más allá del Big Bang.
Sin embargo, si en el universo primitivo hubiera más materia, la singularidad resulta ser una curvatura física en la que las leyes de la gravedad dejan de funcionar.
La singularidad indica que la teoría general de la relatividad no es una descripción completa de las leyes fundamentales de la física. Continúan los intentos de crear una teoría que unifique la relatividad general con la mecánica cuántica. Este nuevo trabajo es un paso hacia esa teoría, que permitirá comprender mejor el universo en los niveles más altos de energía.
