El telescopio espacial Planck de la ESA ha logrado el mapa más detallado jamás creado del fondo cósmico de microondas -la radiación fósil del Big Bang- que fue lanzado hoy y revela la existencia de características que desafían los fundamentos de nuestra comprensión actual del Universo.
La imagen se basa en datos iniciales de más de 15,5 meses recopilados por el Planck y es la primera imagen de todo el cielo de la luz más antigua de nuestro universo, impresa en el cielo cuando tenía apenas 380 000 años de antigüedad.
En ese momento, el Universo joven se llenó de una densa sopa caliente de interacción de protones, electrones y fotones a unos 2700 º C. Cuando los protones y los electrones se unieron para formar átomos de hidrógeno, la luz se liberó. A medida que el Universo se ha expandido, esta luz hoy se ha extendido a longitudes de onda de microondas, equivalente a una temperatura de sólo 2,7 grados por encima del cero absoluto.
Este “fondo de microondas cósmico” (FMC) muestra pequeñas fluctuaciones de temperatura que corresponden a las regiones de densidad ligeramente diferente en momentos muy tempranos, lo que representa el germen de toda la estructura del futuro: las estrellas y las galaxias actuales.
De acuerdo con el modelo estándar en cosmología, las fluctuaciones surgieron inmediatamente después del Big Bang y se extendieron a escala cosmológica durante un breve periodo de expansión acelerado conocido como inflación.
Planck fue diseñado para mapear estas fluctuaciones a través de todo el cielo con la mayor resolución y sensibilidad posible. Mediante el análisis de la naturaleza y distribución de las semillas en la imagen del FMC, podemos determinar la composición y evolución del Universo desde su nacimiento hasta la actualidad.
En general, la información extraída del nuevo mapa de Planck proporciona una excelente confirmación del modelo estándar cosmológico con una precisión sin precedentes, marcando un nuevo hito en nuestro conocimiento del Universo.
Pero debido a que la precisión del mapa de Planck es tan alto, también ha permitido revelar algunas características peculiares inexplicadas que bien pueden requerir una nueva física para ser entendidas.
“La extraordinaria calidad de imagen de Planck del universo primario nos permite pelar sus capas hasta los fundamentos mismos, revelando que nuestro modelo del cosmos está lejos de ser completo. Estos descubrimientos fueron posibles gracias a las tecnologías únicas desarrolladas para tal fin por la industria europea “, dice Jean-Jacques Dordain, Director General de la ESA.
“Desde la primera imagen del Planck de todo el cielo en 2010, han sido cuidadosamente extraídas y analizadas todas las emisiones en primer plano que se encuentran entre nosotros y la primera luz del Universo, dejando al descubierto el fondo de microondas cósmico con el mayor detalle”, agrega George Efstathiou de la Universidad de Cambridge, Reino Unido.
Uno de los hallazgos más sorprendentes es que las fluctuaciones en la temperatura del FMC en grandes escalas angulares no coincide con las predichas por el modelo estándar -las señales no son tan fuertes como se esperaba en la estructura de la escala más pequeña revelada por el Planck.
Otra es una asimetría a temperaturas medias en hemisferios opuestos del cielo. Esto es contrario a la predicción hecha por el modelo estándar del universo que afirma que debe ser muy similar en cualquier dirección que miremos.
Además, en una zona del cielo se extiende un punto frío que es mucho mayor de lo esperado.
La asimetría y la zona fría ya se había insinuado con la misión WMAP de la NASA, pero fueron ignoradas en gran parte debido a las persistentes dudas sobre su origen cósmico.
“El hecho de que Planck ha hecho una detección significativa de estas anomalías borra cualquier duda acerca de su realidad, que ya no se puede decir que sean fruto de las mediciones. Son reales y tenemos que buscar una explicación creíble “, dice Paolo Natoli, de la Universidad de Ferrara, Italia.
“Es cómo comenzar la investigación de los cimientos de una casa y encontrar que parte de ellos son débiles. No podemossaber si las debilidades eventualmente derrumbaran la casa, pero es probable que empecemos a buscar rápidamente maneras de reforzarla a pesar de todo “, añade François Bouchet, del Instituto de Astrofísica de París.
Una manera de explicar las anomalías es proponer que el Universo no es igual, de hecho, en todas direcciones a una escala mayor de lo que podemos observar. En este escenario, los rayos de luz del FMC pudo haber tomado una ruta más complicada por el universo de lo que entendemos, lo que resulta viable en algunos de los patrones inusuales observados en la actualidad.
“Nuestro objetivo final sería la de construir un nuevo modelo que permitiera predecir las anomalías y las unificara. Pero estamos comenzando, hasta el momento, no sabemos si esto es posible y qué tipo de nueva física puede ser necesaria. Y eso es emocionante “, dice el profesor Efstathiou.
Más allá de las anomalías, sin embargo, los datos de Planck se ajustan espectacularmente bien a las expectativas de un modelo bastante simple del Universo, permitiendo a los científicos extraer los valores más refinados aún por sus ingredientes.
La materia normal que compone las estrellas y galaxias contribuye sólo el 4,9% de la densidad de masa/energía del Universo. La materia oscura, que hasta ahora sólo se ha detectado indirectamente por su influencia gravitacional, constituye el 26,8%, casi un quinto más que la estimación anterior.
Por el contrario, la energía oscura, una fuerza misteriosa piensa que es responsable de la aceleración de la expansión del Universo, representa menos de lo que se pensaba.
Por último, los datos de Planck también establecen un nuevo valor para la velocidad a la que el Universo se está expandiendo, lo que se conoce como la constante de Hubble. 67,15 kilometros por segundo por megaparsec, esto es significativamente menor que el valor estándar actual en astronomía. Los datos indican que la edad del Universo es 13820000000 años.
“Con los mapas más precisos y detallados del cielo de microondas que jamás se han hecho, Planck está pintando una imagen nueva del Universo que está empujando los límites de la comprensión de las teorías cosmológicas”, comenta Jan Tauber, Planck de la ESA y científico del proyecto.
“Vemos un ajuste casi perfecto con el modelo estándar en cosmología, pero con características interesantes que nos obligan a repensar algunos de nuestros supuestos básicos.”
“Este es el comienzo de un nuevo viaje, y esperamos que nuestro análisis continuo de los datos de Planck ayudará a arrojar luz sobre este enigma.”
Enlace original: Cosmic microwave background seen by Planck