La historia del universo comienza con un evento extremadamente violento y extraordinario: el Big Bang. Sin embargo, uno de los capítulos más importantes de esa historia permanece completamente oculto a la observación directa. Entre el momento inicial del cosmos y el instante en que el universo emitió su primera luz transcurrieron unos 380.000 años de evolución que los telescopios actuales no pueden estudiar directamente.
Durante ese periodo el universo era opaco. La materia y la radiación estaban mezcladas en un plasma extremadamente caliente que impedía que la luz viajara libremente. Solo cuando el cosmos se expandió y se enfrió lo suficiente surgió el llamado fondo cósmico de microondas, la primera luz observable que hoy los científicos pueden detectar.
Todo lo que ocurrió antes de ese momento debe reconstruirse indirectamente.
La inflación: la hipótesis que explica el universo temprano
Para entender cómo evolucionó el cosmos en sus primeros instantes, los cosmólogos utilizan la llamada teoría de inflación. Propuesta en los años ochenta por el físico Alan Guth y otros investigadores, esta idea sugiere que el universo experimentó una expansión extremadamente rápida durante una fracción de segundo justo después del Big Bang.
Según este modelo, el universo habría pasado de tener un tamaño comparable al de un protón a dimensiones cercanas al sistema solar en un tiempo extraordinariamente corto.
Esa expansión repentina habría amplificado pequeñas fluctuaciones cuánticas presentes en el universo primitivo. Con el paso de miles de millones de años, esas diminutas irregularidades en la densidad de la materia se convertirían en las grandes estructuras cósmicas que observamos hoy: galaxias, cúmulos de galaxias y filamentos que forman la llamada red cósmica.
El problema es que existen múltiples versiones de la teoría de inflación, cada una basada en diferentes modelos de campos cuánticos. Distinguir cuál describe realmente la historia del universo requiere comparar predicciones teóricas con observaciones del cosmos.
Mapear el universo para entender su infancia
Aquí es donde entran en juego proyectos como DESI y el telescopio espacial Euclid, dos iniciativas internacionales que están construyendo los mapas más detallados del universo a gran escala.
Estos cartografiados cósmicos registran la posición de millones de galaxias distribuidas a lo largo de miles de millones de años luz. Analizando cómo se agrupan estas galaxias, los científicos pueden inferir cómo eran las fluctuaciones iniciales que dieron origen a toda la estructura del cosmos.
Sin embargo, interpretar estos datos requiere una herramienta adicional: simular universos completos dentro de supercomputadores.
Universos creados dentro de máquinas
Para realizar estas comparaciones, un equipo de investigadores ha desarrollado las simulaciones cosmológicas conocidas como UNIT. En ellas se recrea la evolución del universo desde sus condiciones iniciales hasta épocas relativamente recientes.
Estas simulaciones se ejecutan en supercomputadores como MareNostrum en Barcelona o Finisterrae en Galicia, capaces de procesar enormes cantidades de cálculos gravitatorios entre miles de millones de elementos que representan regiones de materia en el cosmos.
Cada uno de esos elementos computacionales equivale aproximadamente a una galaxia pequeña. El objetivo es observar cómo se formarían las estructuras cósmicas bajo diferentes condiciones iniciales y comparar los resultados con los datos reales obtenidos por telescopios.
En 2023, el equipo logró generar el mayor universo computacional con condiciones iniciales no gaussianas, un tipo de fluctuaciones primordiales que algunos modelos de inflación predicen.
Una pista sobre los primeros instantes del cosmos
El valor de estas simulaciones es que permiten probar qué teorías sobre el universo primitivo son compatibles con las observaciones actuales. Si los patrones de galaxias detectados por proyectos como DESI coinciden con las simulaciones, los cosmólogos podrán descartar algunos modelos inflacionarios y reforzar otros.
En otras palabras, estudiar la distribución de galaxias hoy podría revelar qué ocurrió en los primeros instantes del universo.
Los universos simulados del proyecto UNIT ya ocupan varios terabytes de información y están disponibles para la comunidad científica. Con ellos, los investigadores esperan acercarse a uno de los objetivos más ambiciosos de la cosmología moderna: reconstruir la historia del cosmos desde sus primeros momentos.
Porque aunque nadie pueda observar directamente esa etapa temprana, la huella de lo que ocurrió entonces sigue escrita en la estructura del universo actual.
