11/Jun/08

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Indicios de una estructura más allá del universo visible

Sutiles signos de un universo distorsionado están presentes en el mapa WMAP de la radiación que quedó del Big Bang, dice un nuevo estudio

Colosales estructuras, más grandes que el universo visible, forjadas durante el período de inflación cósmica hace casi 14000 millones de años, podrían ser responsables de un extraño patrón visto en el brillo remanente del Big Bang, dice un equipo de cosmólogos. Si se confirma, las estructuras podrían suministrar una valiosa información sobre los momentos más tempranos del universo.

En el primer instante después de su nacimiento, se cree que el universo experimentó un rápido crecimiento llamado inflación. Durante este período, el mismo espacio se dilató a una velocidad mayor que la de la luz.

Mapa de la radiación que dejó el Big Bang.

La inflación resuelve algunos enigmas cosmológicos, como por qué el remanente de la radiación del Big Bang, liberada cuando el universo tenía menos de 400.000 años, es relativamente uniforme.

Denominado fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación puede ser observada en el cielo en todas direcciones. Tiene una apariencia ligeramente moteada debido a pequeñas diferencias de temperatura entre un sitio y otro en el universo temprano. Se piensa que las diferencias de temperatura son causadas por variaciones en la densidad de la materia, las regiones más densas serían más calientes que las regiones más vacías.

Pero la teoría de la inflación predice que el moteado debería ser igualmente marcado en todas direcciones. Curiosamente, es un 10% más pronunciado de un lado del cielo que del otro, una asimetría que fue informada en 2004 por Hans Eriksen de la Universidad de Oslo en Noruega, sobre la base de un mapa hecho por el satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

Ahora, unos cosmólogos liderados por Adrienne Erickcek de Caltech en Pasadena, EE.UU., piensan que podrían haber encontrado la razón de este patrón. Sugieren que el universo ha sido distorsionado por la huella de estructuras primigenias que se remontan al período de la inflación.

Campo adicional

Las estructuras se extienden más allá del borde del universo observable, que está esencialmente confinado a una región de un radio de 14000 millones de años-luz, ya que sólo la luz dentro de esa distancia ha tenido tiempo de llegar a nosotros desde el Big Bang. Todo el universo "global" es unas 10^100 veces más grande que el universo que podemos ver.

En el escenario de inflación, la expansión es impulsada por un campo de energía del origen todavía misterioso. Erickcek y sus colegas argumentan que la asimetría podía ser el vestigio de las fluctuaciones en un campo de energía adicional, que comenzó siendo muy diminuto, pero que fue expandido por la inflación hasta que fue más grande que el universo observable.

Por consiguiente, el valor de este campo de energía variaba desde un lado al otro del universo en los primeros momentos, aumentando las variaciones de temperatura -y de densidad de materia- de un lado del cielo en comparación con el otro.

La conclusión, si es correcta, destrozaría una mimada suposición sobre el universo. "Uno de los dogmas básicos de la cosmología es que el universo es igual en todas direcciones, y el modelo estándar de inflación está construido sobre esa base", dijo Erickcek a New Scientist. "Si la asimetría es real, entonces nos dice que un lado de nuestro universo es de algún modo diferente del otro".

Pocos y distantes

La asimetría podría ser teóricamente explicada por el escenario de inflación estándar, de un único campo, aunque los investigadores dicen que es improbable. Porque la teoría estándar permite algunas diferencias a gran escala a través de extensas regiones de espacio. Pero se espera que estos sitios asimétricos sean pocos y muy distantes, y eso significa que sólo existe la posibilidad del 1% de que nuestro universo observable se ubique en uno.

Charles Bennett, de la Johns Hopkins University en Baltimore, Maryland, EE.UU., es el científico principal para la misión WMAP, y señala que el equipo de Erickcek ha pronosticado diferencias sutiles adicionales en el CMB, comparadas con la idea estándar de inflación.

Estos pronósticos podrían ser probados cuando se disponga de mapas de CMB más sensibles. "Podría estar dentro deL alcance de WMAP, y estará dentro deL alcance de Planck", dijo a New Scientist, haciendo referencia al satélite de la European Space Agency programado para despegar después en 2008 para escudriñar el CMB.

Era misteriosa

Si nuevas observaciones confirman el escenario, suministraría alguna valiosa y nueva información sobre los momentos más tempranos del universo, de los que poco se sabe. "Fue un período de expansión sumamente rápida, pero qué provocó dicha esa expansión y cuánto tiempo duró es una cuestión sin resolver", dice Erickcek.

Alan Guth del MIT en Cambridge, Massachusetts, EE.UU., es uno de los científicos que promovieron la idea de la inflación en los '80, y dice que la inflación es sólo el marco de una teoría, donde quedan muchos detalles por llenar.

Dice que el análisis "bien pensado" del equipo es exactamente lo que se necesita para ayudar a hacerlo. "Aunque el indicio [de la asimetría] bien puede resultar una casualidad, sólo siguiendo esos indicios se generarán nuevas ideas, y que en última instancia tendremos la oportunidad de encontrar la teoría correcta", dijo a New Scientist.

La asimetría es diferente de otro patrón curioso en el CMB denominado eje del mal; algunos científicos han propuesto que también es un remanente de física exótica durante la inflación.

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard