Planck pone a prueba a Einstein

El fondo cósmico de microondas desvelado por Planck. Crédito: ESA y la Colaboración Planck.

Científicos, entre los que se cuentan físicos de la Universidad Heidelberg, han obtenido una nueva perspectiva en lo que respecta a la energía oscura y la teoría de la gravitación, al analizar datos de la misión Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA, por su sigla en inglés). Sus resultados demuestran que el modelo cosmológico estándar sigue siendo una excelente descripción del universo. Pero cuando se combinan los datos de Planck con otras observaciones astronómicas, surgen varias incongruencias.
Próximos estudios deben determinar si estas anomalías se deben a mediciones inciertas o correlaciones físicas aún no descubiertas, hecho que desafiaría la teoría de la gravitación de Einstein. De esta manera, el análisis de los datos de Planck fomentará la investigación en futuras misiones espaciales.

Entre los años 2009 y 2013, el satélite Planck realizó mediciones del llamado Fondo Cósmico de Microondas (CMB, del inglés Cosmic Microwave Background). El CMB es radiación que se originó hace aproximadamente 13 mil millones de años, unos 380.000 años después del Big Bang. Debido a la expansión del universo, esta luz sigue siendo observable hoy en día, en todo el cielo, a longitudes de onda correspondientes a microondas.

Durante los mencionados años, Planck inspeccionó el cielo para registrar esta antigua luz con un nivel de detalle sin precedentes. Ahora ya se han publicado diversos artículos de investigación con los datos recopilados por Planck. El Grupo de Investigación Cosmológica del Instituto de Física Teórica (Institute for Theoretical Physics, ITP) de la Universidad Heidelberg, fue partícipe de uno de estos estudios.

“Precisas mediciones de la radiación cósmica de microondas revelan pequeñas diferencias de temperatura. En un mapa celeste, estas fluctuaciones de temperatura se ven como pequeños puntos. Cada punto es una región de mayor o menor temperatura,” explica la Dra. Valeria Pettorino, líder del grupo de investigación en el ITP.

Descubrimientos previos apuntan a sólo seis parámetros que describen el desarrollo del universo después del Big Bang con relativa precisión, utilizando lo que se conoce como el modelo estándar de la cosmología. Las diferencias de temperatura del fondo cósmico de microondas han permitido que los investigadores identifiquen estos parámetros con extrema certeza. Uno de ellos corresponde a la llamada energía oscura, que comprende cerca del 70% de la energía total del universo y es responsable de su expansión acelerada.

La investigación de la energía oscura aún se encuentra en su infancia. A pesar de que la información del CMB señala que se requiere la presencia de energía oscura, su composición sigue siendo desconocida.

Haciendo uso de los últimos datos satelitales, los investigadores del Planck han puesto a prueba varias teorías que involucran la energía oscura y están basadas en gravitación modificada – y, por ende, también ponen en duda la teoría de la gravitación postulada en la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Emplearon un amplio espectro de métodos y datos de otras mediciones, incluyendo oscilaciones acústicas bariónicas (ondas de densidad del universo temprano), mediciones locales de la constante de Hubble (la que indica la tasa de expansión del universo en la actualidad), así como también un cierto grupo de supernovas.

A partir de los datos de Planck, los científicos pudieron determinar cuánta energía oscura existía en el pasado. “Sorprendentemente, la cantidad de energía era significativamente menor de lo que esperábamos. Hasta ahora, se asumía que la energía oscura comprendía un máximo del 1% de la energía total presente en el momento en que la radiación de fondo de microondas fue liberada. Pero los resultados de Planck indican que podría haber correspondido a no más del 0,4%”, explica la Dra. Pettorino. “Esto presenta un gran problema para los modelos teóricos de energía oscura, los que predecían una cantidad considerablemente mayor de energía en el universo temprano,” agrega el Dr. Matteo Martinelli, postdoc del ITP.

“Futuros estudios podrían permitirnos averiguar si realmente estamos en frente de una incongruencia en la ley de la gravitación de Einstein, tal que debamos volver a empezar de cero,” comenta Valeria Pettorino. Según menciona, los análisis son de enorme importancia para la investigación cosmológica de la energía oscura y la gravitación. Pueden otorgar un gran impulso a las futuras misiones satelitales, tales como Euclid 2020,  planificada por la ESA y la NASA. Los institutos astronómicos de la Universidad de Heidelberg serán nuevamente los principales participantes en dicha misión.

Fuente: Heidelberg University