¿Por qué se supone que nuestro universo experimentó inflación?

¿Por qué se supone que nuestro universo experimentó inflación?

El universo en el que nos encontramos tiene dos propiedades parecidas a un acertijo.

Primero, es homogéneo a gran escala: cuando analizamos la radiación cósmica de fondo de microondas, es decir, su llamada radiación «fósil» que fue liberada hace más de 13 mil millones de años, nos damos cuenta de que su temperatura es la misma en todas partes. en todas direcciones. Sin embargo, para que la temperatura de un medio se vuelva uniforme, todas las partes de ese medio deben haber tenido tiempo de interactuar entre sí para que la energía pueda distribuirse equitativamente. Todos sabemos, de hecho, que un vaso de agua colocado en una habitación tarda cierto tiempo en alcanzar la temperatura ambiente. Sin embargo, los cálculos muestran que el período que separó el big bang de la liberación de la radiación de fondo cósmico de microondas, de 380.000 años, es demasiado corto para que todas las regiones del universo hayan tenido tiempo de interactuar debido a que la velocidad de la luz no se puede exceder. Entonces, ¿cómo pudo esta radiación volverse homogénea? Por supuesto, uno podría postular que tenía esta propiedad todo el tiempo, pero un postulado no puede constituir una explicación verdadera. La homogeneidad del universo huele pues a enigma.

Luego, al examinarlo, el universo resulta ser plano como un rocío. Esto no significa que sea plano, sino que la geometría de su espacio-tiempo no tiene curvatura. A priori, esta curvatura puede ser positiva, negativa o exactamente cero. Ahora bien, es esta última situación -la más singular que existe- la que ha sido observada por diferentes medidas: en el universo, dos paralelos nunca se encuentran, lo que significa que la métrica es globalmente euclidiana. ¡Qué extraña coincidencia!

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¿La hipótesis de la inflación para resolver el enigma de la “planitud del universo”?

Las ecuaciones de Einstein nos dicen que la curvatura espacial del universo está determinada por la densidad de materia y energía que contiene. Pero entonces, ¿cómo es que la densidad media del universo es exactamente la que corresponde a una curvatura globalmente nula? ¿Cómo llega a ser exactamente cero en lugar de cualquier otro valor? Esto se llama el «acertijo de la planitud del universo».

En 1981, dos cosmólogos, Alan Guth y Alexei Starobinsky, propusieron (independientemente uno del otro) una hipótesis que probablemente resolvería ambos problemas. Según ellos, el universo primordial habría conocido una gigantesca “inflación”, es decir, una fase de expansión furiosamente acelerada cuando su densidad era altísima. Los números hablan por sí solos: las distancias se habrían multiplicado por un factor enorme, del orden de 1050, en muy poco tiempo, ¡del orden de 10 a 32 segundos! Esto no es lo que se llama el tren de un senador… Para comprender la brillantez de este proceso, el gigantismo de esta tasa de crecimiento, basta con compararlo con los siguientes datos: en los últimos diez mil millones de años del universo, las distancias dentro de él han solo ha sido multiplicado por un factor de 104 (o solo 10,000). Es decir, si, tras un arranque de hipergolpes, la expansión del universo se ha calmado francamente. (…)

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