Hallan evidencia directa de la existencia de la energía oscura en el fondo de microondas cósmico

Los astrónomos que estudian el fondo de microondas cósmico (CMB) han descubierto nuevas pruebas directas de la existencia de la energía oscura, la misteriosa entidad que parece estar acelerando la expansión del universo. Sus resultados también podrían ayudar a mapear la estructura de la materia oscura del universo en las escalas más grandes de longitud.

Recordemos que la energía oscura es una forma de energía que permearía todo el espacio y que produce una especie de presión que acelera la expansión del Universo. En un principio se descubrió gracias a las explosiones de supernova tipo Ia. En este último estudio se han utilizado los datos del fondo de microondas cósmico para estudiar el efecto de esta energía oscura.

Transcurridos unos 400.000 años después del Big Bang, las partículas de plasma que rellenaban el Universo se recombinaron para formar átomos neutros (de hidrógeno y helio principalmente). Entonces el Universo se hizo transparente por primera vez y la luz, con el espectro de cuerpo negro correspondiente a la temperatura de entonces, pudo viajar a través de él. Ha estado viajando desde entonces, pero debido a la expansión del Universo la longitud de onda de esa radiación fue alargada hasta la gama de microondas. Ahora ese espectro de cuerpo negro corresponde a una temperatura de sólo 2,7 grados Kelvin. Sin embargo, las mediciones también muestran pequeñas fluctuaciones en la temperatura en una escala de una parte en un millón. Estas fluctuaciones siguen una distribución de Gauss.

Al contemplar el fondo cósmico de microondas vemos directamente cómo era el Universo en esa época, hace unos 13.000 millones de años. Ese fondo constituye al última frontera de lo que se puede ver del universo.

Su estudio es importante porque nos puede proporcionar pistas de cómo fue el Universo y el Big Bang. El universo cercano está ya muy evolucionado y las huellas de lo que pasó ya se han borrado, pero las estructuras a gran escala deben ser un reflejo de lo que había en ese entonces: unas fluctuaciones de la densidad a partir de las cuales la gravedad pudo actuar para formar galaxias y estrellas.

Pero esas fluctuaciones son muy difíciles de medir, por ser débiles. Su espectro de frecuencias puede ayudarnos a confirmar o descartar teorías físicas o cosmológicas. Por eso se lanzaron los satélites COBE, WMAP y Planck (cuyos análisis de la información no han sido liberados aún).

Pero a veces, con mucho cuidado, y eligiendo un sitio propicio, se puede hacer este tipo de mediciones desde tierra o desde globos aerostáticos. Un grupo de científicos de diversas instituciones ha analizado los datos procedentes del Telescopio Cosmológico de Atacama en Chile para estudiar desviaciones en esas fluctuaciones.

Los fotones del fondo cósmico de microondas (FCM) han viajado durante 13.000 millones de años y durante ese tiempo han sido influenciados por la gravedad de las grandes estructuras del Universo, constituidas por cúmulos de galaxias. En promedio cada fotón debe de haberse encontrado con unas 50 de estas estructuras en su camino hasta nosotros. La influencia gravitatoria de estas estructuras, dominadas principalmente por materia oscura, tiene que desviar un poco a esos fotones debido al efecto de lente gravitatoria (lensing). Se estima que el desvío total es de unos 3 minutos de arco en promedio y esto debe haber producido desviaciones en el espectro original del FCM.

Este efecto permite también revelar la existencia de energía oscura, ya que dicha energía se opone a la formación de las estructuras. Un universo sin energía oscura contaría con muchas más estructuras a gran escala al operar más libremente la gravedad. En ese caso el efecto de lente gravitatoria sería más importante y las fluctuaciones se desviarían más de una distribución normal (gausiana). Pero se encontró lo contrario, como era de esperar.

Al parecer el efecto de lente gravitatoria es más débil que el que tendría un universo sin energía oscura, y esto arroja como resultado la existencia de una energía oscura que además tiene una intensidad compatible con mediciones de otro tipo.

Esta es la primera vez que se infiera la energía oscura solamente a partir de datos del FCM. Convencionalmente, las observaciones del FCM se realizan para saber cosas sobre el Universo primitivo, pero en este caso se ha utilizado de un modo diferente. Se podría decir que el FCM hace de “proyector de luz” sobre unas estructuras que no vemos del todo, y viendo las “sombras” producidas se infiere las fuerzas que influyen sobre esas estructuras.

La existencia de más pruebas de la existencia de la energía oscura es importante porque hay muy pocas y últimamente incluso se ha puesto en duda la existencia de dicha energía.

Se cree que este tipo de estudios permita revelar, también, la distribución a gran escala de materia oscura en el Universo. Recordemos que a los efectos de la gravedad, la materia oscura funciona de igual manera que la ordinaria, y se cree que, al ser dominante, hace de anclaje gravitatorio sobre el que se acumula la materia ordinaria que finalmente forma galaxias, estrellas, planetas…

Como el efecto de lente gravitatoria sobre los fotones del FCM depende de cómo se haya agregado la materia oscura, puede que en futuros estudios se pueda revelar su existencia, ya que, como todos sabemos, es una forma de materia que no emite ni bloquea la luz.

Es de esperar que los datos de la misión Planck revelen el mismo resultado cuando sean liberados (al parecer están condenados a varios años de prisión intelectual).

Fuente: Neofronteras y Physics World. Aportado por Eduardo J. Carletti


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