Un nuevo mapa del fondo cósmico de microondas, la radiación relicta del Big Bang que se ha completado en la primavera de 2013 por el satélite europeo Planck perfecciona nuestra comprensión de la composición y evolución del Universo, y nos revela nuevas aspectos que podrían desafiar los cimientos de la comprensión actual de su evolución. Las anomalías sugieren que el Universo podría ser diferente a escalas mayores de las que podemos observar directamente. Valores aún más precisos de los constituyentes del Universo, evidencian que la material normal contribuye sólo con el 4,9% de la densidad masa/energía y la materia oscura integra el 26,8% (casi una quinta parte más de la estimación anterior).

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Nuestro Universo asimétrico es más oscuro, más ligero, más lento y más viejo de lo que pensábamos. El nuevo mapa celeste nos muestra que la mitad del fondo cósmico de microondas (CMB por sus siglas en inglés) es más brillante que el anterior y el Universo tiene un gran punto frío. Las anomalías sugieren que el Universo puede ser diferente a escalas mayores que las que podemos obtener por observación directa.

Los datos aportados por el satélite Planck, revelan dos nuevos misterios sorprendentes. El primero es que vivimos en un Universo asimétrico. Einstein creó el primer modelo físico del Universo en 1917, conocido como "principio cosmológico", el cual dice que el aspecto a gran escala del Universo es igual en todos los lugares y en todas las direcciones, porque las leyes físicas que rigen su formación y expansión operan de la misma manera en todas partes. Pero lo que la nave espacial Planck ha visto ha sido muy diferente. El fondo cósmico de microondas es más intenso en una mitad del cielo que en la otra. También existe un gran punto "frío" en donde la temperatura efectiva de las microondas es inferior a la media.

La imagen se basa en los primeros 15,5 meses de información de Planck y constituye la primera imagen recibida de la luz más antigua de la totalidad del cielo de nuestro Universo, impresa sobre él cuando tan sólo tenía una edad de 389.000 años. Este fondo cósmico de microondas (CMB) nos muestra las minúsculas fluctuaciones de temperatura que corresponden a las regiones de densidades ligeramente diferentes en el comienza de los tiempos, y constituyen las semillas de toda la estructura futura: las estrellas y galaxias de hoy.

La nave espacial ha realizado un billón de observaciones de mil millones de puntos del cielo, observando cada píxel de la imagen un promedio de mil veces. El equipo de la Planck tuvo que recurrir a una serie de simulaciones por ordenador realizadas en una supercomputadora Cray XE6 conocida como el "Hopper" situada en el Lawrence Berkeley National Laboratory. Esas simulaciones permitieron imitar y sustraer señales no deseadas de los detectores y de cuerpos en primer plano. Según la NASA, la panorámica actual precisó 10 millones de horas de procesado en el "Hopper".

En general, la información extraída del nuevo mapa de Planck nos proporciona una excelente confirmación del Modelo Estándar de la Cosmología con una precisión sin precedentes, estableciendo un nuevo punto de referencia para nuestro conocimiento de los contenidos del Universo.

George Efstathiou de la Universidad de Cambridge, pone en claro que "las fluctuaciones de temperatura detectadas por Planck confirman una vez más que la imagen relativamente simple proporcionada por el Modelo Estándar representa una descripción increíblemente buena del Universo".

Las propiedades de las regiones frías y calientes del mapa nos proporcionan información acerca de la composición y evolución del Universo. La materia normal de la que están compuestas las estrellas y galaxias, contribuyen sólo el 4,9% de la densidad de la masa/energía del Universo. La materia oscura, que hoy en día únicamente ha sido detectada indirectamente por su influencia gravitatoria, constituye el 26,8%, casi una quinta parte más de la estimación anterior. Por el contrario, la energía oscura, una fuerza misteriosa que se cree es la responsable de la aceleración de la expansión del Universo representa algo menos de lo que se pensaba, alrededor del 69%.

Los datos aportados por Planck, también establecen un nuevo valor para la velocidad a la que se está expandiendo actualmente el Universo, éste valor conocido como constante de Planck es de 67,3 Km/s/Mpc, valor significativamente diferente del valor medido a partir de galaxias relativamente cercanas. Esta expansión ligeramente más lenta, implica que el Universo también es un poco más viejo de lo que se pensaba, o sea 13,8 mil millones de años.

El análisis también da un fuerte apoyo a las teorías de la "inflación", una muy breve pero crucial fase primigenia durante la primera minúscula fracción de segundo de la existencia del Universo. Además de explicar muchas de las propiedades del Universo en su conjunto, esta expansión inicial generó las ondas del fondo cósmico de microondas (CMB) que vemos actualmente.

Aunque ésta fase primordial no puede ser observada directamente, la teoría predice un conjunto muy sutil de huellas en el mapa del CMB. Experimentos anteriores no han sido capaces de detectar claramente estas sutiles huellas, pero la alta resolución del mapa de Planck, confirma que las pequeñas variaciones en la densidad del Universo primigenio coinciden con lo predicho por la inflación.

Joanna Dunkley, de la Universidad de Oxford expuso que, "el tamaño de estas ondas minúsculas tienen la clave acerca de lo que sucedió en esa primera billonésima de billonésima de segundo. Planck ha proporcionado una nueva e impresionante evidencia acerca de lo que se creó durante esta expansión increíblemente rápida, justo después del Big Bang".

Debido a que la precisión del mapa de Planck es tan alta, también pone al descubierto algunas características peculiares inexplicadas que bien pueden requerir una nueva física para ser comprendidas. Entre los hallazgos más sorprendentes se encuentran que las fluctuaciones del CMB a grandes escalas no coinciden con las predichas por el Modelo Estándar. Esta anomalía se suma a las observadas en experimentos anteriores y que han sido confirmadas por Planck, incluyendo una asimetría en las temperaturas medias en hemisferios opuestos del cielo junto con una zona fría que se extiende sobre una parcela de cielo que es mucho más grande de lo esperado.

Una manera de explicar las anomalías consiste en proponer que el Universo no es, de hecho, igual en todas direcciones a una escala mayor de la que podemos observar. En éste caso, los rayos de luz procedentes del CMB pudieron haber tomado una ruta por el Universo más complicada de lo que se creía, lo que conduciría a algunas de las inusuales estructuras que observamos actualmente.

El profesor Efstathiou manifestó, "nuestro objetivo final será construir un nuevo modelo que permita predecir las anomalías y las interconecte, pero esto serían los primeros días, pues hasta ahora, desconocemos si será posible y que clase de una nueva Física podría ser necesaria, y eso resulta apasionante".

La imagen de Campo Profundo del Hubble que aparece en la parte superior de éste artículo, presenta galaxias de diferentes edades, tamaños, formas y colores. Las galaxias más pequeñas y las más rojizas, de las cuales se aprecian aproximadamente unas diez mil, son algunas de las más distantes que han sido fotografiadas con un telescopio óptico, y que probablemente existieron poco tiempo después del Big Bang.

The Daily Galaxy via ESA

Fuente: Daily Galaxy