Los científicos han avanzado mucho en descubrir cómo usar las ondas en el espacio-tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, para volver al comienzo de todo lo que sabemos. Los investigadores dicen que pueden comprender mejor el estado del cosmos justo después del Big Bang al aprender cómo estas ondas en la estructura del universo fluyen a través de los planetas y el gas entre las galaxias.

«No podemos ver el universo primigenio directamente, pero tal vez podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas gravitacionales en ese entonces afectaron la materia y la radiación que podemos observar hoy», dijo Deepen Garg, autor principal de un artículo que informa los resultados en Revista de cosmología y física de astropartículas. Garg es un estudiante graduado en el Programa de Física de Plasma de Princeton, con sede en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE).

Garg y su asesor Ilya Dodin, afiliado a la Universidad de Princeton y PPPL, adaptaron esta técnica de su investigación sobre energía de fusión, el proceso que alimenta el sol y las estrellas que los científicos están desarrollando para crear electricidad en la Tierra sin emitir gases de efecto invernadero ni producir desechos radiactivos de larga duración. Los científicos de la fusión calculan cómo ondas electromagnéticas moverse a través del plasma, la sopa de electrones y núcleos atómicos que alimenta las instalaciones de fusión conocidas como tokamaks y stellarators.

Resulta que este proceso se asemeja al movimiento de ondas gravitacionales a través de la materia. «Básicamente, ponemos máquinas de ondas de plasma a trabajar en un problema de ondas gravitacionales», dijo Garg.

Las ondas gravitacionales, predichas por primera vez por Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su teoría de la relatividad, son perturbaciones en el Tiempo espacial causado por el movimiento de objetos muy densos. Viajan a la velocidad de la luz y fueron detectados por primera vez en 2015 por el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) utilizando detectores en el estado de Washington y Luisiana.

Garg y Dodin crearon fórmulas que teóricamente podrían conducir ondas gravitacionales para revelar propiedades ocultas sobre los cuerpos celestes, como las estrellas que están a muchos años luz de distancia. A medida que las ondas fluyen a través de la materia, crean luz cuyas características dependen de la densidad de la materia.

Un físico podría analizar esta luz y descubrir las propiedades de una estrella a millones de años luz de distancia. Esta técnica también podría conducir a descubrimientos sobre estrellas de neutrones en colisión y agujeros negros, los restos ultradensos de estrellas muertas. Incluso podrían revelar información sobre lo que estaba sucediendo durante el Big Bang y los primeros momentos de nuestro universo.

La investigación comenzó sin ninguna noción de cuán importante podría llegar a ser. «Pensé que sería un pequeño proyecto de seis meses para un estudiante de posgrado que implicaría resolver algo simple», dijo Dodin. «Pero cuando comenzamos a profundizar en el tema, nos dimos cuenta de que se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer un trabajo teórico básico aquí».

Los científicos ahora planean usar la técnica para analizar datos en un futuro cercano. «Tenemos algunas fórmulas ahora, pero obtener resultados significativos requerirá más trabajo», dijo Garg.