Desde que los estudiantes escuchan por primera vez la historia del Big Bang en la escuela, se desencadena una pregunta inevitable: ¿qué había antes de eso? Aunque muchos libros de texto han evitado esta cuestión, sugiriendo que la noción de “antes” pierde sentido porque el tiempo surge con el Big Bang, un grupo de físicos no se ha resignado a aceptar esta barrera. En una reciente revisión publicada en la revista «Living Reviews in Relativity», el equipo liderado por Eugene A. Lim del King’s College London, junto a Katy Clough de la Queen Mary University de Londres y Josu Aurrekoetxea de la Universidad de Oxford, abordan este misterio explorando las posibilidades de aplicar la relatividad numérica para investigar lo que ocurrió antes del Big Bang, así como para teorizar sobre un universo cíclico o la existencia de un multiverso.
Explorar lo que sucedió antes del Big Bang representa un desafío significativo para la cosmología moderna, la cual se basa en las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Estas ecuaciones describen la evolución del universo, pero entran en crisis cuando intentamos retroceder al instante cero, donde se encuentra una singularidad de densidad infinita. Los cosmólogos generalmente asumen condiciones de homogeneidad e isotropía para simplificar sus ecuaciones, permitiendo realizar predicciones sobre el universo. Sin embargo, estas suposiciones se desmoronan en situaciones extremas, como aquellas que se habrían presentado en el momento del Big Bang o dentro de un agujero negro. Lim resalta que “no puedes ir más allá de la farola si no tienes una linterna”, y con ello enfatiza la importancia de contar con nuevas herramientas para abordar estas cuestiones.
Una de las herramientas propuestas por el equipo es la relatividad numérica, un enfoque que utiliza supercomputadoras para simular el comportamiento del espacio-tiempo bajo condiciones extremas. Este método ya ha demostrado su eficacia al modelar fenómenos como la colisión de agujeros negros y la predicción de ondas gravitacionales, ahora pretende ser adaptado para el estudio de escenarios cosmológicos complejos. La revisión de los autores detalla los múltiples obstáculos técnicos que deben superarse, incluyendo la elección adecuada de condiciones iniciales y el marco matemático para las simulaciones. La precisión necesaria para modelar un universo completo es abrumadora y un trabajo de tal magnitud resalta la relevancia de estas nuevas herramientas en la exploración de la cosmología más allá de los modelos tradicionales.
El trabajo presentado por Lim y sus colegas abre la puerta a la posibilidad de estudiar teorías hasta ahora especulativas mediante simulaciones precisas. Una de estas teorías es la del «universo rebotante», donde el cosmos no comienza en un Big Bang, sino que resulta de ciclos de expansión y contracción. Más aún, la investigación podría ayudar a detectar “magulladuras” en el fondo cósmico de microondas, que podrían ser evidencia de colisiones con universos vecinos en una posible estructura de multiverso. Además, la relatividad numérica podría ser clave para identificar cuerdas cósmicas, que serían defectos topológicos dejados por los primeros instantes del universo, pudiendo proporcionar información valiosa sobre estas antiguas interacciones cósmicas.
Uno de los objetivos centrales de este trabajo es fomentar la colaboración entre las comunidades científicas de cosmología y relatividad numérica, campos que han operado tradicionalmente de manera aislada. Según Lim, la intención es desarrollar un solapamiento donde los relativistas numéricos puedan aplicar sus técnicas a los problemas que enfrentan los cosmólogos, quienes, a su vez, podrían aprovechar los hallazgos de la relatividad numérica ante preguntas difíciles. Al equipar a los investigadores con herramientas avanzadas para explorar los orígenes del universo y sus comportamientos complejos, este enfoque interdisciplinario podría llevar a descubrimientos fundamentales que revolucionen nuestra comprensión del cosmos.
