También sería el origen del susurro cósmico que recorre el universo e intriga a los astrónomos
Creación artística de dos agujeros negros supermasivos (arriba a la izquierda) emitiendo ondas gravitacionales que ondulan a través del tejido del espacio-tiempo. / AURORE SIMONNET PARA LA COLABORACIÓN NANOGRAV
Eduardo Martínez de la Fe
Madrid 07 MAY 2024
El origen de las ondas gravitacionales de baja frecuencia, de ciertos tipos de agujeros negros e incluso de la materia oscura y del susurro cósmico, podría encontrarse en una especie de láminas de espacio-tiempo que fragmentaron al universo después del Big Bang.
En un nuevo estudio, el cosmólogo Ricardo Ferreira y su equipo de la Universidad de Coimbra en Portugal han lanzado una hipótesis intrigante que podría revolucionar nuestra comprensión del universo.
Según ellos, unas enormes láminas de espacio-tiempo, llamadas paredes de dominio, podrían haber dividido regiones del universo después del Big Bang, actuando como una interfaz o frontera entre ellas.
Si esas hipotéticas estructuras cósmicas se formaron poco después del Big Bang, a escalas muy grandes el universo primitivo podría haberse parecido a una bruma espumosa, formada una red de burbujas de espacio-tiempo delimitadas por paredes de dominio, explica Scientific American.
Solitones topológicos
Aunque estas estructuras habrían desaparecido en fracciones de segundo, podrían ser la clave para explicar la materia oscura, el origen de las ondas gravitatorias, la formación de ciertos agujeros negros primordiales e incluso del así llamado susurro cósmico.
Las paredes de dominio son una especie de "solitones topológicos" (soluciones de energía finita) que pueden aparecer cuando se rompe una simetría discreta en un sistema físico. Poseen propiedades topológicas que los estabilizan. En cosmología, las paredes de dominio son ejemplos de este tipo de solitones topológicos.
Más allá del Modelo Estándar
La teoría de las paredes de dominio se basa en extensiones del Modelo Estándar de la física de partículas, que describe todas los partículas fundamentales y fuerzas conocidas.
Sin embargo, este modelo no puede explicar fenómenos como la abundancia cósmica de materia sobre antimateria o el peso de los neutrinos.
La búsqueda de soluciones a estas lagunas de conocimiento ha llevado a los científicos a explorar teorías que involucren la existencia de las paredes de dominio.
Ruptura de simetría
Estas láminas de espacio-tiempo exhiben una ruptura de simetría discreta, un proceso mediante el cual las condiciones uniformes (simétricas) comienzan a diferenciarse a medida que el universo se enfría y se expande.
Esa transición puede conducir a la creación de estructuras cósmicas estables y distintas (inicialmente uniformes), entre las que se encontrarían las paredes de dominio como consecuencia de la ruptura de la simetría.
Si estas paredes de dominio se formaron y crecieron, y luego colapsaron en fracciones de segundo después del Big Bang, habrían creado un fondo aleatorio y omnipresente de ondulaciones en el espacio-tiempo, plantean Ferreira y su equipo.
Materia oscura
Añaden que algunas paredes de dominio sobrevivieron al colapso y no se aniquilaron, por lo que podrían aparecer ahora como agujeros negros de aproximadamente una masa solar.
Estos agujeros negros surgidos de las paredes de dominio supervivientes serían incluso más pequeños y lo suficientemente numerosos como para constituir una parte importante de la materia oscura, según Ferreira y su equipo.
Estos agujeros negros se denominan “primordiales” porque serían el resultado de fenómenos ocurridos poco después del Big Bang y no del colapso de grandes estrellas.
Recreación artísitica del colapso de las paredes que fragmentaron el universo primitivo. / GENERADOR DE IMÁGENES DE COPILOT PARA T21/PRENSA IBÉRICA.
Ondas gravitatorias
Asimismo, según esta investigación, el supuesto fondo aleatorio y omnipresente de ondulaciones en el espacio-tiempo creado poco después del Big Bang, podría haber generado ondas gravitatorias que se extenderían a lo largo de su colapso final.
Las ondas gravitatorias emitidas por estas paredes de dominio tendrían hoy frecuencias que se corresponden con el fondo de ondas gravitacionales detectadas recientemente. Sin embargo, el origen exacto de estas ondas sigue siendo objeto de investigación activa.
Susurro cósmico
Hay otra hipótesis que puede extraerse de esta investigación. El año pasado, una equipo internacional de científicos registró por primera vez el zumbido de las ondas gravitacionales resonando a través del universo.
Aunque en 2015, los detectores de ondas gravitatorias Ligo (Estados Unidos) y Virgo (Europa) habían registrado un estremecimiento de menos de un segundo atribuido a la colisión entre dos agujeros negros, el nuevo registro ofreció una señal más dilatada, una especie de susurro, captada por una red de telescopios coordinada por el International Pulsar Timing Array (IPTA).
La novedad al respecto de la nueva investigación es que Ferreira atribuye el origen de este susurro cósmico al colapso de las paredes de dominio, en lugar de a la fusión de agujeros negros supermasivos, toda una novedad que dará mucho de qué hablar.
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Referencia
Collapsing Domain Wall Networks: Impact on Pulsar Timing Arrays and Primordial Black Holes. Ricardo Z. Ferreira et al. arXiv:2401.14331v2 [astro-ph.CO]. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.14331
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Fuente:
