Tras el Big Bang el universo se expandió en apenas una milésima de segundo como si de la onda expansiva de una bomba se tratase, superando este crecimiento a la velocidad de la luz. Esta visión de la expansión cósmica, la llamada inflación, recibió el que puede ser el mayor apoyo hace apenas una semana con el anuncio del descubrimiento de las ondas gravitatorias primordiales, ondulaciones en el espacio-tiempo vinculadas a la rápida aceleración de este crecimiento del Universo.

El hallazgo, anunciado por el equipo que dirigía el experimento BICEP2 en el Polo Sur, está permitiendo a que los físicos comiencen a poner orden la montaña de teorías que señalan cómo ocurrió esta inflación cósmica.

Pero hay unos cuantos "problemas" en este descubrimiento, incluyendo el hecho de que estas "olas" parecen mucho más pronunciadas de lo que deberían ser, al menos según las observaciones anteriores de los inicios del Universo. Por lo que llegar a resolver algunas de las discrepancias presentes podrían proporcionarnos una idea de la física existente incluso antes del mismísimo Big Bang. O podría significar la inflación es errónea y que en realidad tenemos el primer atisbo de una evidencia para la teoría de cuerdas.

Y tal y como señala Avi Loeb , del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, pese a que todo el mundo este celebrando este descubrimiento, todavía hay que tener en cuenta los datos del Plank.

El telescopio BICEP2 utilizó su posición ventajosa en el Polo Sur para situarse a la cabeza de la caza de pistas de las ondas gravitacionales en un parche del fondo cósmico de microondas (CMB), lo que podríamos considerar la luz fósil emitida unos 380.000 años después del Big Bang. Los mapas de CMB creados gracias al Planck representan un universo temprano que era casi suave y uniforme, con sólo pequeñas variaciones de densidad. Esto parecía apoyar la teoría de la inflación, debido a las variaciones que vemos son demasiado pequeñas para que la materia se haya expandido lentamente después del Big Bang.

En su momento, el equipo del Planck no fue capaz de "ver" estas huellas de las ondas gravitacionales, por lo que señalo que las variaciones de densidad detectadas eran tan pequeñas que cualquiera de estas ondas debería ser muy débil. Esto provoco que el resultado del BICEP2 fuese un poco más sorprendente, y es que la señal de la onda gravitacional es el doble de lo sugerido por el Planck.

‘¿Cómo conciliarlos?’ pregunta Laura Mersini-Houghton de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. ’Esa es la pregunta del millón de dólares.’

Si los resultados BICEP2 se confirman, entonces apoyarían los modelos más simples de la inflación, que señalan que una hipotética partícula, el inflatón , fue la responsable del proceso. La cuestión sería entonces cómo cambio la energía del inflatón a través del tiempo, un detalle que nos podría decir por qué terminó la inflación y si vivimos nuestro Universo es realmente único o existe un multiverso.

Uno de los modelos más aceptados se conoce como inflación y fue presentado en la década de 1980 por Andrei Linde de la Universidad de Stanford en California. A partir del trabajo de Alan Guth, cuenta con una inflatón que se desintegra rápidamente, pero también permite que las fluctuaciones cuánticas "disparen" nuevos estallidos de inflación, dando lugar a otros universos.

Otro contendiente es la inflación natural, propuesto por Katherine Freese de la Universidad de Michigan en Ann Arbor en 1993. En este modelo, el inflatón conserva su pico de energía durante un tiempo relativamente largo antes de decaer. Eso sería mantendría la inflación el tiempo suficiente para explicar la homogeneidad vista por Planck ( arxiv.org/abs/1403.5277 ).

Una tercera teoría es posible gracias a Higgs, en el que el inflatón se comporta como el recientemente descubierto bosón de Higgs. El bosón Higgs es la única partícula conocida con un campo escalar asociado, uno que no actúa en una dirección específica, una propiedad que debe compartir con el inflatón.

Si el equipo de Planck pudiese ver las ondas gravitacionales, aunque a una fuerza menor que las detectadas por el BICEP2, los modelos se vuelven más complejos. Una solución es una inflación cuyo inicio es muy rápido pero se frena bruscamente, eso es lo que cree Marco Peloso en la Universidad de Minnesota en Minneapolis. Otra es la de suponer que la inflación fue más rápida en una dirección ( arxiv.org/abs/1403.4596v1 ). Esto podría explicar una anomalía en los datos de Planck que sugiere que el universo tiene una dirección ‘preferida’, apodado "el eje del mal".

Una forma aún más salvaje de cuadrar la discrepancia entre el cosmos liso del Planck y las fuertes ondas del BICEP2 es incluir la física existente desde antes del Big Bang.

En 2006, Mersini-Houghton y sus colegas diseñaron un modelo en el que el Universo quedo sembrado por una partícula cuántica, una en un mar de partículas que existía antes del Big Bang. Sólo aquellas con energías suficientemente altas se inflarían y se convertirían en Universos, y todas estas partículas se mantendrían conectadas a través del entrelazamiento cuántico.

‘Usted tiene una segunda fuente de energía que proviene de entrelazamiento cuántico con otros universos’, comento Mersini-Houghton. Seguirían existiendo las ondas gravitatorias y podrían ser tan fuertes como las informadas por el BICEP2, pero la energía enredada suprimirían las variaciones de densidad, lo que hace que fuesen aún más pequeñas de lo que inflación debería permitir.

Los próximos datos del Planck pueden incluso ayudar a descartar la inflación. En cambio, el Universo podría ser el resultado de la cadena de gas cosmológica , basada en las múltiples dimensiones de la teoría de cuerdas.

"Imagínese el cosmos como un pedazo de papel enrollado con un montón de gomas elásticas" comenta Robert Brandenberger , de la Universidad de McGill en Montreal, Canadá, que formó parte del equipo que presento este modelo en 1989.

"El papel es un universo de nueve dimensiones, y las bandas de goma vibran. Si dos cuerdas se encuentran, sus bordes pueden formar un solo lazo retorcido. Esto liberaría tres dimensiones del espacio y una de tiempo, que pueden hincharse a las escalas que vemos en el Universo actual". Este proceso podría explicar las pequeñas variaciones de densidad vistas en el CMB y las fuertes ondas gravitacionales, sin necesidad de recurrir a la inflación cósmica.

Los resultados BICEP2 favorecen ligeramente este modelo, así que si los nuevos datos del Planck mostrasen la misma señal, entonces tendríamos entre manos la primera evidencia observacional de que la teoría de cuerdas es correcta. ’Para los teóricos de cuerdas esto es muy importante’, comento Brandenberger. ’Los opositores ya no pueden decir que la teoría de cuerdas no se conecta con datos.’