El universo más joven desafía el modelo cosmológico estándar

Un mapa de la radiación del fondo cósmico de microondas revela anomalías

Al comparar las imágenes obtenidas por Planck con las predicciones del modelo cosmológico estándar, el satélite revela que las fluctuaciones de la radiación del fondo cósmico de microondas a gran escala no son tan potentes como las esperadas. El gráfico muestra un mapa derivado de la diferencia entre ambas imágenes. Crédito: ESA y la Colaboración Planck.

La radiación del fondo cósmico de microondas (RFCM) es conocida como el eco o el resto de la explosión inicial del universo, el Big Bang. Los primeros datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, en cuya misión participa el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han dado lugar al mapa más detallado de esta forma de radiación. Esta representación gráfica tan precisa ha revelado ciertas características del universo que difieren de las propuestas por el modelo cosmológico estándar.
La información recogida por el telescopio espacial durante 15 meses y medio proporciona una imagen de cómo era el universo cuando tenía unos 380.000 años de antigüedad. Según estos datos, el cosmos, observado a las más grandes escalas, no presenta las mismas propiedades en todas las direcciones. Dicha cualidad es conocida como isotropía y sería la esperada bajo el marco cosmológico estándar.
Poco después del Big Bang, el universo sufrió un proceso de expansión acelerada denominado inflación. Convencionalmente, este periodo está asociado a una etapa de homogenización de la composición del universo en todas las direcciones. No obstante, el mapa obtenido por Planck muestra una asimetría hemisférica, es decir, que las dos mitades del mapa poseen las mismas características.
En concreto, a gran escala, una de las mitades del mapa presenta más contraste de temperaturas con respecto al valor medio que la opuesta. Esta misma mitad, a su vez, alberga una zona especialmente grande y fría, la llamada Mancha Fría, cuyas características son anómalas.
Aunque la mayoría de la información obtenida por Planck sí que confirma las predicciones del modelo cosmológico estándar, para el investigador del Instituto de Física de Cantabria (centro mixto del CSIC y de la Universidad de Cantabria) Enrique Martínez, investigador del proyecto, “la anomalía encontrada podría ser la punta del iceberg de nuevos fenómenos físicos cuya naturaleza está aún por desentrañar”.
El equipo de Martínez ha sido el encargado, entre otras labores, de obtener el propio mapa de RFCM a través de un método que discrimina las emisiones contaminantes procedentes de otras fuentes. Por su parte, el también investigador del CSIC y participante del proyecto Marcos López-Caniego explica: “Hemos hecho muchas pruebas para intentar justificar dichas anomalías como resultado de otras fuentes de radiación, pero no lo hemos conseguido. Esto podría sugerir que el universo no es, por tanto, isótropo a gran escala como creíamos”.
Misiones espaciales previas ya habían detectado indicios de la región fría anómala. Según el investigador de la Universidad de Cantabria Patricio Vielva, “la precisión con la que la mancha fría ha sido revelada por Planck hace que no pueda ser ignorada y que sea realmente necesario buscar una explicación plausible para su origen”. Para Vielva, “el siguiente reto es construir un modelo nuevo que reconcilie estas anomalías con el modelo genérico, aunque todavía no sabemos qué tipo de física hará falta para ello”.
Nueva receta cósmica
Aparte de las anomalías desveladas, Planck también ha sido capaz de redefinir con mayor precisión la composición exacta del universo. Sus datos aumentan la proporción de materia ordinaria del 4,5% al 4,9%, y la de materia oscura del 22,7% al 26,8%. La energía oscura se reduce, por tanto del 72,8% al 68,3%.
Del mismo modo, la información del satélite afina la constante de Hubble, que es aquella que representa la razón de expansión del universo. Según el telescopio espacial, el universo se expande a 67,15 km/s/Mpc [kilómetros por segundo por megapársec (unidad de medida de la distancia a nivel extragaláctico)]. Todas estas cifras fijan la edad del universo en 13.820 millones de años.
Por último, la misión también ha realizado un catálogo de 1.200 cúmulos de galaxias, muchos de ellos desconocidos hasta la fecha, y un catálogo de más de 25.000 fuentes compactas galácticas y extragalácticas. Para ello, se han servido de herramientas de detección y caracterización desarrolladas por los investigadores del CSIC.
Según López-Caniego, “estos resultados permitirán mejorar el conocimiento sobre la formación y evolución de los cúmulos de galaxias, y acotar algunos parámetros cosmológicos de manera independiente a la RCFM”.
Los datos recopilados por Planck han dado lugar a 29 artículos científicos. El satélite, que fue lanzado en 2009, continúa surcando el espacio en busca de nueva información que aumente el conocimiento disponible sobre el universo.
Fuente: CSIC