Artículo publicado por Colin Stuart el 15 de julio de 2011 en physicsworld.com
Los astrónomos que estudian el fondo de microondas cósmico (CMB) han descubierto una nueva prueba directa de la energía oscura – la misteriosa sustancia que parece acelerar la expansión del universo. Sus hallazgos podrían también ayudar cartografiar la estructura de la materia oscura en las mayores escalas de longitud del universo.
El CMB es el débil resplandor restante del inicio del universo en el Big Bang. Alrededor de 400 000 años después de su creación, el universo se había enfriado lo suficiente para permitir que los electrones se uniesen a los núcleos atómicos. Esta “recombinación” liberó la radiación del CMB de la densa bruma de plasma que la contenía. Telescopios espaciales tales como WMAP y Planck han cartografiado el CMB y encontraron su presencia en todas las partes del cielo, con una temperatura de 2,7 K. No obstante, las medidas también mostraron minúsculas fluctuaciones en esta temperatura en una escala de una parte por millón. Estas fluctuaciones siguen una distribución Gaussiana.
Fondo de Microondas Cósmico © Crédito Undertow851
En los dos primeros artículos, un equipo de astrónomos que incluye a Sudeep Das de la Universidad de California en Berkeley, ha descubierto fluctuaciones en el CMB que se desvían de esta distribución Gaussiana. Las desviaciones, observadas con el Telescopio de Cosmología de Atacama en Chile, están provocadas por interacciones con estructuras de gran escala del universo, tales como cúmulos galácticos. “De media, un fotón del CMB se habrá encontrado alrededor de 50 estructuras a gran escala antes de llegar a nuestro telescopio”, comenta Das a physicsworld.com. “La influencia gravitatoria de estas estructuras, que están dominadas por cúmulos masivos de materia oscura, desviarán el camino del fotón”, añade. Este proceso, conocido como “lente”, finalmente suma a una desviación total de alrededor de 3 minutos de arco – una vigésima de grado.
Energía oscura vs estructura
En el segundo artículo, Das, junto con Blake Sherwin de la Universidad de Princeton y Joanna Dunkley de la Universidad de Oxford, observan cómo las lentes podrían revelar la energía oscura. La energía oscura actúa para contrarrestar el surgimiento de estructuras dentro del universo. Un universo sin energía oscura tendría una gran cantidad de estructuras. Como resultado, los fotones del CMB sufrirían un efecto de lente mayor y las fluctuaciones se desviarían más de la distribución Gaussiana original.
Sin embargo, se encontró que era al contrario. “Vimos muy poco efecto lente para que tuviese en cuenta un universo sin energía oscura”, dice Sherwin a physicsworld.com. “De hecho, la cantidad de efecto lente que vemos es consistente con la cantidad de energía oscura que se esperaría ver en otras medidas”.
Esta es la primera vez que se ha deducido la energía oscura a partir de medidas sólo del CMB. Las medidas convencionales del CMB sólo revelan detalles sobre los inicios del universo, una época anterior a las estrellas y galaxias. Para construir una imagen de la evolución del universo, estos resultados tienen que combinarse con una medida adicional tal como la constante de Hubble. Sin embargo, los fotones del CMB observados en este trabajo se vieron desviados por el despliegue evolutivo del universo. “Esta información perdida está recopilándose ahora”, explica Sherwin.
“Retazos de pruebas”
El hecho de que esta sea una prueba directa, en lugar de depender de una segunda medida, emociona a Stephen Boughn, cosmólogo de Haverford College en Estados Unidos. “Actualmente sólo tenemos dos pruebas directas de la energía oscura. Cualquier prueba adicional que indique su existencia es muy importante”, dice. “Queremos retazos de pruebas, de lugares muy distintos, sólo para asegurarnos de que toda la descripción se mantiene unida. Este trabajo ayuda a eso”.
Boughn también cree que los hallazgos podrían ayudar a revelar cómo se distribuye la materia oscura a través del universo a grandes escalas. La materia oscura tiene los mismos efectos gravitatorios que la materia normal, pero no interactúa con la radiación electromagnética y, por tanto, no puede verse directamente. “Hay muchas simulaciones, pero pocas observaciones, que sugieran que la materia oscura del universo esté estructurada”, comenta. Pero debido a que el efecto lente del fondo de microondas depende de cómo se acumule la materia oscura, experimentos futuros que midan estas distorsiones del CMB deberían ser capaces de calcular cómo se distribuye la materia oscura a gran escala.
Ambos artículos se publican en la revista Physical Review Letters.
Artículos de Referencia:
Phys. Rev. Lett. 107021301
Phys. Rev. Lett. 107021302
Autor: Colin Stuart
Fecha Original: 18 de julio de 2011
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