¿Qué dice la teoría inflacionaria sobre el Universo?

La teoría inflacionaria son un conjunto de propuestas dentro del marco de la física teórica que pretenden explicar la expansión a niveles extremadamente rápidos que tuvo lugar en los primeros instantes de la formación del universo. Así mismo, la teoría inflacionaria trata de resolver el denominado problema del horizonte, que consiste en comprender por qué, actualmente, la distribución de la materia y la radiación en el Universo es prácticamente homogénea en todas sus regiones.

La teoría inflacionaria fue propuesta por primera vez por el cosmólogo americano Alan Guth en el año 1981. Así mismo, Andrei Linde, Andreas Albrecht y Paul Steinhardt realizaron modificaciones a la propuesta inicial de Guth para darle su forma más moderna.

La inflación es un proceso que, actualmente, estaría considerada como parte integrada en el modelo cosmológico estándar del Big Bang, y la partícula elemental hipotética que sería  la responsable de la inflación es denominada inflatón. La inflación plantea un período de expansión exponencial del Universo durante sus primeros instantes de existencia. Es importante tener en cuenta que la expansión sería exponencial porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementaría de forma exponencial debido a la métrica de la expansión del Universo. Es decir, las condiciones físicas desde un momento al siguiente serían constantes, lo que conllevaría altos niveles de simetría.

Un punto de inflexión importante en la historia de la teoría inflacionaria lo encontramos el 17 de marzo de 2014. Aquel día, los astrofísicos del BICEP2 anunciaron la presunta detección de lo que serían ondas gravitacionales inflacionarias, lo que podría ser considerado, sino una prueba al menos un indicio fiable, de que la teoría de la inflación de Guth sería correcta y encajaría con el modelo estándar del Big Bang. La teoría inflacionaria resolvería varios problemas que plantearía la teoría de la Gran Explosión o Big Bang tal y como la entendemos a día de hoy.

La inflación resolvería el problema de las condiciones especiales necesarias en el inicio del Universo, y que serían imprescindibles para poder explicar la forma actual del Universo que podemos observar hoy en día. Entre los principales problemas que resolvería la teoría inflacionaria cabe destacar el denominado problema del horizonte. Las observaciones más recientes han demostrado que la distribución tanto de materia como de radiación en el espacio es prácticamente constante y homogénea en todo el Universo.

Los científicos pensaban que, después del Big Bang, lo que cabría esperar era una distribución heterogénea de la materia en el espacio. Esto debería ser así debido a que, en unas condiciones iniciales de expansión de un Universo que estuviera sometido a las mismas leyes físicas que las actuales, la materia se acumularía en grupos más o menos concretos que se distribuirían desde ese momento en adelante en grupos separados. Esto conllevaría la creación de grandes entornos vacíos en el propio espacio, así como otros entornos sobrecargados de materia.  Sin embargo, la realidad cuando se observa el Universo es que la distribución de materia y radiación en el Universo es prácticamente homogénea, tanto en sus regiones centrales como en las más exteriores. De este modo, cobra fuerza la teoría inflacionaria como un escenario posible en el que tendría lugar la inflación exponencial del Universo primigenio y que serviría para explicar la distribución actual de materia y radiación en el Cosmos.

Por otro lado, la teoría inflacionaria serviría como solución al problema que plantearían los monopolos magnéticos primigenios. Según la teoría presentada por un Universo que se expandiera sin una notoria inflación inicial en su período primigenio, sería necesario que un Universo de estas características hubiera dejado como testimonio varias partículas pesadas. De todas ellas, la más importante y destacable será el denominado monopolo magnético, un tipo de campo magnético estable y pesado. Estas partículas, deberían haber permanecido en el Universo hasta nuestros días. Sin embargo, la realidad es que ha día de hoy todavía no se han podido localizar. De este modo, la teoría inflacionaria cobra todavía más fuerza a la hora de explicar la expansión del Universo durante los primeros instantes, ya que al no existir constancia de la presencia de estos monopolos magnéticos, parece complicado entender el Universo sin introducir la teoría inflacionaria en su explicación. Sin embargo, a pesar de toda esta situación en torno a la teoría inflacionaria, todavía a día de hoy no podemos hablar de consenso uniforme de la comunidad científica cuando se trata de afirmar por completo los postulados defendidos por la teoría inflacionaria.

Los científicos que estudian el Universo no se han puesto de acuerdo en una serie de pequeños aspectos que todavía quedan por resolver y, aunque es verdad que la teoría inflacionaria se acepta como parte del modelo estándar dentro de la comunidad científica, todavía quedan muchos aspectos por refinar para que su planteamiento no presente ninguna duda.

Una de las cuestiones que se ha llegado a plantear es si, los problemas que están llamados a ser resueltos por la teoría inflacionaria, no son en realidad pseudoproblemas, ya que, por ejemplo, los monopolos magnéticos no tienen que ver necesariamente con el Big Bang. De hecho, algunos científicos como Roger Penrose, han llegado a plantear que la termalización inicial del Universo que implicaría la aceptación de la teoría inflacionaria conllevaría una serie de condiciones todavía más específicas que las que habría que aceptar en el caso de un Universo que no hubiera estado sometido a la inflación exponencial primigenia. De esta forma, no solo no estaríamos hablando de la solución a uno de los problemas inicialmente planteados, sino, más bien, del aumento de la complejidad de dicho problema. De hecho, Penrose, ha considerado otras configuraciones posibles de los campos de inflatón y gravitacional, y algunas de estas configuraciones podrían conducir a un Universo uniforme y plano sin necesidad de inflación. 

En cualquier caso, la teoría inflacionaria se presenta como una parte del modelo estándar ampliamente aceptada dentro de la comunidad científica. Al menos, hasta que nuevos estudios y nuevos datos puedan presentar un paradigma distinto y capaz de explicar mejor el origen y la evolución del Universo, desde el Big Bang hasta nuestros días.