Inflación cósmica

Inflación cósmica es la teoría de que, en la primera fracción de segundo después del Gran explosión, el universo experimentó un breve estallido de expansión asombrosamente rápida y acelerada, aumentando su tamaño en un factor de al menos 10²⁶ en menos de 10⁻³² artículos de segunda clase. Propuesta por Alan Guth en 1980 y refinada por otros, la inflación fue diseñada para resolver varios enigmas que el modelo estándar del Big Bang no podía explicar por sí solo.

Los problemas que resuelve la inflación

El problema del horizonte pregunta por qué el universo parece tan uniforme. Las regiones en lados opuestos del cielo tienen temperaturas casi idénticas, pero en el modelo simple del Big Bang nunca estuvieron lo suficientemente cerca como para intercambiar luz y nivelarse. La inflación resuelve esto proponiendo que todo el universo visible creció a partir de una pequeña porción que era en contacto antes de que la inflación los separara mucho. El problema de planitud pregunta por qué la geometría del espacio es tan precisamente plana; La inflación responde que cualquier curvatura inicial se estiró hasta quedar plana, del mismo modo que la superficie de un globo que se infla parece más plana cuanto más grande se hace. La inflación también diluye reliquias exóticas como los monopolos magnéticos que otras teorías predicen pero que nunca observamos.

Semillas de galaxias a partir del ruido cuántico

El éxito más poderoso de la inflación es casi poético. Diminuto fluctuaciones cuánticas en el campo inflado se habría estirado hasta alcanzar un tamaño astronómico, congelándose en pequeñas variaciones de densidad en todo el cosmos. Estas variaciones se convirtieron en las semillas alrededor de las cuales la materia colapsó posteriormente formando galaxias y cúmulos. Sorprendentemente, el patrón que predice la inflación (un espectro de fluctuaciones casi uniforme, aunque no exactamente) coincide con las ondas medidas en el fondo cósmico de microondas con sorprendente precisión.

Probando la inflación

Debido a que el mecanismo básico existe en muchas versiones, los físicos prueban la inflación a través de los finos detalles de esas fluctuaciones primordiales. Dos firmas clave son ondas gravitacionales primordiales (lo que imprimiría un giro especial en la polarización del fondo de microondas) y no gaussianidad – desviaciones estadísticas sutiles de un patrón perfectamente aleatorio que revelaría cómo el campo inflador interactuaba consigo mismo. Medirlos es un objetivo central de la cosmología moderna.

Un error común

La inflación no es la explosión del Big Bang en sí, ni es materia que vuela por el espacio. Es un estiramiento rápido del espacio mismo, impulsado por un peculiar campo de alta energía, que ocurre antes de la fase densa y caliente que generalmente se describe como el Big Bang. La inflación prepara el escenario; le sigue la conocida bola de fuego del Big Bang.

Lo que realmente predice la inflación

La inflación es comprobable porque hace predicciones específicas y mensurables sobre las fluctuaciones primordiales. El patrón debería ser casi invariante de escala pero ligeramente inclinado, descrito por el índice espectral n_s, que modelos simples predicen que será un poco inferior a 1. Las mediciones del satélite Planck dan

n_s ≈ 0.965 ± 0.004

— significativamente diferente de 1, exactamente como anticipó la inflación. La inflación también predice un fondo de ondas gravitacionales primordiales, cuya fuerza está determinada por la relación tensor-escalar r. Aún no se han detectado ondas primordiales, y el límite actual (r < 0,04) ya ha descartado una serie de modelos que alguna vez fueron populares. Esta combinación (una ligera inclinación confirmada más límites más estrictos en r – así es como los cosmólogos están acotando constantemente qué versión de la inflación, si es que existe alguna, describe nuestro universo.