¿Por qué las ondas gravitacionales primordiales que existían cuando el universo tenía 10 ^ -36 segundos de antigüedad se conservaron en el CMB que se emitió 300,000 años después?

Se necesita mucha materia para causar radiación gravitacional, y después de la inflación, no hay nada que mueva la materia lo suficiente como para generar grandes cantidades de radiación gravitacional a escala cósmica. Necesita grandes cantidades de materia en movimiento para crear radiación gravitacional (es decir, un agujero negro que se forma o una estrella que explota). Ocasionalmente, esto sucede como un “evento único” (es decir, cuando dos estrellas de neutrones chocan), pero debido a que la mayor parte del universo no está en estas densidades enormes, estos son eventos “únicos” y no crean radiación gravitacional cósmica.

Lo más parecido que tenemos a las primeras condiciones del universo son las estrellas de neutrones, pero incluso esas no están cerca de las densidades de las que estamos hablando aquí. Incluso en las estrellas de neutrones y los agujeros negros, se necesitan grupos estelares de materia para generar radiación gravitacional. En el momento de la inflación, las cosas eran tan densas que los movimientos microscópicos aleatorios en la materia debido a la incertidumbre cuántica son suficientes para generar radiación gravitacional. Las cosas eran tan densas que cuando tenías movimientos microscópicos aleatorios, movías masas comparables a estrellas y galaxias enteras. Esas condiciones nunca han existido más que en el universo muy temprano, lo que hace que todo esto sea muy interesante.

Además, tuviste un efecto de “flauta cósmica”. Cuando soplas en una flauta, estás generando fluctuaciones aleatorias. Sin embargo, debido a que la flauta tiene una longitud natural, algunas de las frecuencias se magnifican. Con la radiación gravitacional, el ruido cuántico genera radiación gravitacional a frecuencias aleatorias, pero debido a que la velocidad de la luz pone un límite a la distancia que puede verse la radiación, actuó de manera muy parecida al aire en una flauta. Ciertas frecuencias se magnifican.

Una vez que el universo se vuelve menos denso, cualquier movimiento aleatorio de materia ya no genera radiación gravitacional, pero las ondas que ha formado aún existen. Es como si enciendes una linterna. Una vez que apaga la linterna, la luz sigue ahí. Debido a que el universo ya no está en niveles ultradensos, la materia interactuará con la radiación gravitacional, pero no hay nada que la cambie tanto que la radiación se disperse o absorba por completo. Para dispersar toda la radiación gravitacional necesita algo como una estrella de neutrones o una galaxia, y aunque existen, estos son solo puntos en el cielo. (Y usted ve los efectos de las galaxias, pero como la mayor parte del universo es un espacio vacío, puede filtrar esos efectos fácilmente).

Ahora la parte difícil es ver la radiación gravitacional, porque tienes materia en movimiento que genera radiación de otras cosas. La clave de la radiación gravitacional es que, a diferencia de las cosas que pueden hacer que la materia se mueva, la radiación gravitacional hace que la materia se “tuerza”. Cuando cualquier otra radiación interactúa con la materia, haces que esa materia emita radiación en la dirección de la radiación original, y no hay ninguna torsión. Cuando la radiación gravitacional interactúa con la materia, cualquier radiación nueva no está necesariamente en la misma dirección que la radiación original. Esto crea un “giro” que puede ver si procesa las señales con mucho cuidado. Ayuda mucho porque podemos calcular qué tan grandes deberían ser esos “remolinos”, ya que podemos adivinar la frecuencia de la radiación gravitacional.

(Además, realmente insto a las personas a leer el documento original, en lugar de un resumen. Hay una sección en la que analizan todas las cosas que podrían ser falsos positivos y cómo trataron cada una de ellas).

Lo que está buscando son “remolinos” en la dirección en que la radiación CMB lo está moviendo. No se sabe nada más que la radiación gravitacional que produce este tipo de “remolinos” a distancias cosmológicas, y si hay algo desconocido, entonces eso es aún más sorprendente.