(Phys.org) —Los físicos han descubierto una consecuencia sorprendente de un modelo del universo temprano ampliamente apoyado:según el modelo, diminutas perturbaciones cosmológicas produjeron choques en el fluido de radiación apenas una fracción de segundo después del Big Bang. Estos choques habrían chocado entre sí para generar ondas gravitacionales que son lo suficientemente grandes como para ser detectadas por los detectores de ondas gravitacionales actuales.

Los físicos Ue-Li Pen en el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica en Toronto, y Neil Turok en el Instituto Perimetral de Física Teórica en Waterloo, han publicado un artículo sobre los shocks en el universo temprano y sus secuelas en un número reciente de Cartas de revisión física .

Como explican los científicos, el modelo del universo primitivo más ampliamente apoyado es uno con un fondo dominado por la radiación que es casi perfectamente homogéneo, a excepción de unas pequeñas olas, o perturbaciones, en la radiación.

En el nuevo estudio, Pen y Turok han demostrado teóricamente que algunos de estos primeros, pequeñas perturbaciones, que son ondas de pequeña amplitud, habría aumentado para formar ondas de gran amplitud, o choques. Estos choques se habrían formado solo a temperaturas muy altas, como los que ocurren inmediatamente después del Big Bang.

Los físicos también demostraron que, cuando dos o más choques chocan entre sí, generan ondas gravitacionales.

Los resultados sugieren que tanto los choques de choque como los agujeros negros fusionados, como los detectados a principios de este año por el experimento del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), contribuyen al fondo de las ondas gravitacionales. Algunos investigadores han especulado anteriormente que los agujeros negros fusionados pueden haberse formado a partir de las mismas perturbaciones que crearon los choques y, más lejos, que agujeros negros de este tamaño pueden constituir la materia oscura en nuestra galaxia.

Sin embargo, sería posible distinguir entre la fusión de agujeros negros y choques en colisión porque las ondas gravitacionales emitidas por los choques se detectarían hoy en frecuencias mucho más bajas, ya que la longitud de onda se habría estirado por la expansión del universo. Hoy, las ondas gravitacionales de los choques tendrían frecuencias de 3 nHz, a diferencia del régimen de 100 Hz en el que opera actualmente el experimento LIGO.

Basado en su análisis, los científicos creen que los detectores de ondas gravitacionales actuales y futuros serán capaces de detectar las frecuencias de las ondas gravitacionales emitidas por los choques. Estas frecuencias corresponden a tiempos de emisión de alrededor de 10 ^-4 a 10 ^-30 segundos después del Big Bang.

Otra consecuencia interesante de los choques en el universo temprano es que sus interacciones habrían causado que el fluido de radiación circundante girara, generando vorticidad. Esto significa que los choques en el universo temprano habrían generado entropía en un fluido de radiación por lo demás perfecto, en el que normalmente la entropía no puede aumentar.

La posibilidad de que los choques en el universo temprano pudieran haber generado ondas gravitacionales, vorticidad y la entropía podría ayudar a los científicos a resolver algunos de los acertijos más desconcertantes del universo temprano, como por qué el universo tiene más materia que antimateria (el problema de la bariogénesis), así como los orígenes de los campos magnéticos que se observan en muchos objetos astrofísicos.