La era inflamatoria del universo en teorias de bigravedad: perspectivas teóricas y observacionales

Abstract

Este trabajo representa un primer intento para unir el paradigma inflacionario con teorías de bigravedad. Por una parte, inflación es un período hipotético dentro de la historia del Universo durante del cual el Universo hubo de expandirse aceleradamente. Este tipo de expansión podría dar cuenta de la homogeneidad y geometría del Universo, además que explicaría el origen de las estructuras que hoy medimos en el Universo. Por otra parte, es bien sabido que la teoría de Relatividad de Einstein necesita de modificaciones, tanto por su incompatibilidad con la Mecánica Cuántica como por la necesidad de postular fuentes "oscuras" de energ\ía para dar cuenta de la dinámica del Universo. Dentro de las posibilidades para modificar la Relatividad de Einstein existen las teorías bimétricas, que postulan la existencia de dos métricas para dar cuenta de las propiedades geométricas del Universo. Es sabido que estas teorías podrían explicar la dinámica atribuida a la materia y energía oscura, de donde deriva el interés de estudiarlas detalladamente. Nuestro trabajo consistió en estudiar las teorías bimétricas en el contexto de una época inflacionaria, y de dar cuenta de la compatibilidad entre ambos escenarios. Para eso buscamos soluciones inflacionarias a las ecuaciones de un Universo descrito por dos métricas, y donde encontramos que de las dos soluciones inflacionarias, solo una es estable bajo perturbaciones. Enseguida derivamos los parámetros inflacionarios, que corresponden a la dependencia en longitud de las perturbaciones escalares y tensoriales, y a la amplitud relativa entre ambos tipos de perturbacíon. Los efectos novedosos emergen por el hecho de que ambos tipos de perturbación viajan a velocidades distintas a la velocidad de la luz. Si para las perturbaciones escalares este es un efecto que emerge en una variedad importante de teorías, el caso de las perturbaciones tensoriales es mas novedoso. En efecto, la teoría permite la propagación de dos gravitones, que bajo rotación pueden escribirse como un gravitón masivo y un gravitón no masivo. A su vez, esto permite escibir una teoría efectiva para el gravitón no masivo. El resultado es que el gravitón no masivo viaja a una velocidad intermedia entre las velocidades de los dos gravitones originales. Finalizamos el trabajo comentando las perspectivas observacionales de las predicciones que encontramos, con énfasis en 'Clover', un experimento para medir la polarización del Fondo de Radiación Cósmico con el cual tuvimos la oportunidad de colaborar.