27/Oct/07

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Un posible defecto cósmico puede ser una ventana al universo primitivo

Un posible defecto cósmico puede ser una ventana al universo primitivo, según investigadores españoles y británicos, según American Association for the Advancement of Science/Science Express

Una mancha inusualmente fría en la radiación electromagnética más antigua del universo, la radiación del fondo cósmico de microondas, puede ser provocada por un defecto cósmico creado poco después del Big Bang, según ha descubierto un equipo de investigación español e inglés.

Aunque este hallazgo ha de ser confirmado con pruebas adicionales, la sugerencia puede proporcionar a los cosmólogos la tan buscada clave sobre la evolución del universo primitivo.

Este estudio será publicado en línea por la revista Science, en el sitio web Science Express, el 25 de octubre de 2007. Science es publicada por AAAS, sociedad científica no lucrativa.

"Estos hallazgos abren la posibilidad de buscar defectos cósmicos, similares a los defectos en un cristal, pero en el tejido del universo mismo. Aunque su existencia fue propuesta por teóricos hace décadas, ningún defecto cósmico ha sido detectado hasta la fecha. Pese a que el origen de la mancha fría aún no está definitivamente demostrado, este sorprendente hallazgo podrá ser probado y puede llevar a nuevos puntos de vista sobre la infancia del cosmos durante los próximos años", dijo Joanne Baker, editora asociada en Science.

"Science se siente muy honrada de publicar esta importante investigación, y parece apropiado que una colaboración internacional entre científicos españoles y británicos sea presentada la misma semana en que España está celebrando la importancia de los logros científicos, a través de los Premios Príncipe de Asturias", dijo.

El equipo de investigación, encabezado por Marcos Cruz del Instituto de Física de Cantabria, en Santander, España, fue prudente al decir que no han descubierto de forma definitiva un defecto. Más bien, han hallado una mancha en la radiación del fondo cósmico de microondas—el mapa congelado del universo primitivo en la época en la que los primeros átomos se formaron y se separaron de los fotones, cientos de miles de años después del Big Bang—que podría explicarse por la presencia de un defecto.

Dado que los defectos se habrían formado a temperaturas extremadamente altas, a energías de partícula mucho mayores a las que pueden alcanzarse en los aceleradores de laboratorio, sus propiedades proporcionarán a los físicos importantes claves respecto a la naturaleza fundamental de las partículas y fuerzas elementales.

"Será muy interesante ver si esta observación tentativa se fortalece en los años venideros. Si lo hace, las implicaciones serán extraordinarias. Las propiedades del defecto proporcionarán una ventana absolutamente única a la unificación de partículas y fuerzas", dijo Neil Turok, de la Universidad de Cambridge, en Cambridge, Reino Unido, quien es coautor del estudio que aparecerá en Science.

Poco después del Big Bang, el universo comenzó a enfriarse y expandirse, experimentando una variedad de transiciones de fase—versiones más exóticas de las transiciones de gas-líquido-sólido que experimenta la materia en la Tierra.

Tanto en el universo primitivo como en un congelador de una cocina, cuando la materia cambia de fase, lo hace de manera irregular. En un cubo de hielo, por ejemplo, manchas turbias marcan defectos que se formaron cuando el agua se cristalizó.

A mediados de la década de los años 70, los físicos de partículas se dieron cuenta de que al mismo tiempo que varios tipos de partícula se separaron del plasma candente en el universo primitivo, también deberían haberse formado diferentes tipos de defectos.

Uno de tales defectos, conocido como una textura, es "un objeto tri-dimensional como una burbuja de energía, pero dentro de la burbuja los campos energéticos que forman la textura están enmarañados", según Turok.

Las texturas y otros defectos deberían ser detectables como variaciones de temperatura en la radiación del fondo cósmico de microondas.

"La radiación del fondo cósmico de microondas es la imagen más antigua que tenemos del universo y de ahí que sea una de las herramientas más valiosas para entender los orígenes del universo. Si esta mancha es debida a una textura, nos permitirá discriminar entre diferentes teorías que han sido propuestas sobre la evolución del universo", dijo Cruz.

Cuando Turok y sus colegas describieron por primera vez la textura cósmica y mostraron cómo puede ser detectada, no se había hecho un mapa lo suficientemente preciso de la radiación del fondo cósmico de microondas para detectarlas. Pero desde 2001, el satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, también conocido como WMAP, ha aportado una imagen detallada de las fluctuaciones de temperatura en la radiación del fondo cósmico de microondas.

El estudio de Science comenzó cuando Cruz y sus colegas del Instituto de Física de Cantabria, estaban investigando una inusual mancha fría en los datos de la WMAP y tratando de descifrar que podría haberla causado. Al no encajar dicha mancha con ninguna explicación razonable excepto la de un defecto cósmico, le llevaron su problema a Turok.

El equipo de investigación entonces analizó los datos de WMAP y determinó que la mancha fría tenía las propiedades que se esperarían si hubiera sido provocada por una textura cósmica.

"Ahora, tenemos un ejemplo en donde esta exótica teoría le gana a otras más mundanas," dijo Baker.

"No estamos seguros de manera definitiva de que ésta sea una textura. La probabilidad de que se tratase simplemente de una fluctuación estadística es alrededor del 1 por ciento. Pero lo que hace esto tan interesante es que hay un número de pruebas que pueden hacerse ahora para confirmar el hallazgo. Así, la hipótesis de la textura es muy comprobable", dijo Turok.

"A Feature in the Cosmic Background Radiation Consistent with a Cosmic Texture," por M. Cruz, P. Vielva y E. Martínez-González del Instituto de Física de Cantabria (CSIC, Univ. de Cantabria) , en Santander, España; N. Turok de la Universidad de Cambridge en Cambridge, Reino Unido; y M. Hobson del Cavendish Laboratory en Cambridge, Reino Unido. Esta investigación fue respaldada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Ministerio de Educación y Ciencia.

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Fuente: www.uv.es . Aportado por Eduardo J. Carletti