Crédito de imagen: RAS
En los últimos años, los astrónomos han obtenido mediciones detalladas de la radiación de fondo cósmico de microondas: el "eco" del nacimiento del Universo durante el Big Bang.
Estos resultados parecen indicar con notable precisión que nuestro Universo está dominado por misteriosa "materia oscura fría" y "energía oscura". Pero ahora un grupo de astrónomos del Reino Unido ha encontrado evidencia de que los ecos primarios de microondas pueden haber sido modificados o "corrompidos" en su viaje de 13 mil millones de años a la Tierra.
Los resultados de un equipo de la Universidad de Durham, dirigido por el profesor Tom Shanks, se basan en un nuevo análisis de datos del satélite de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) de la NASA.
El equipo descubrió que los cúmulos de galaxias cercanos parecen estar en regiones del cielo donde la temperatura de microondas es más baja que el promedio. Este comportamiento podría explicarse si el gas caliente en los cúmulos de galaxias ha interactuado con los fotones del Big Bang al pasar y corrompido la información contenida en este eco de la bola de fuego primordial. Los físicos rusos R. A. Sunyaev y Ya. B. Zeldovich predijo tal efecto a principios de la década de 1970, poco después del descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas.
Este efecto Sunyaev-Zeldovich se ha visto previamente en los casos de observaciones detalladas del fondo de microondas en la vecindad de unos pocos cúmulos de galaxias ricas y el propio equipo WMAP ha informado haber visto el efecto en sus propios datos, cerca de los centros de cúmulos.
Ahora, el equipo de Durham ha encontrado evidencia de que el gas caliente en los cúmulos puede influir en los mapas de fondo de microondas a un radio de casi 1 grado desde los centros de cúmulos de galaxias, un área mucho más grande que la detectada previamente. Esto sugiere que las posiciones de "grupos de grupos" o "supergrupos" también pueden coincidir con puntos más fríos en el patrón de fluctuaciones de fondo de microondas.
"Los fotones en la radiación de fondo de microondas son dispersados por electrones en grupos cercanos", dijo el profesor Shanks. "Esto provoca cambios importantes en la radiación cuando llega a nosotros".
"Si los cúmulos de galaxias ubicados a varios miles de millones de años luz de la Tierra también tienen el mismo efecto, entonces debemos considerar si es necesario modificar nuestra interpretación de los mapas satelitales de la radiación de fondo de microondas".
Si se confirma el resultado de Durham, las consecuencias para la cosmología podrían ser muy significativas. La firma de la energía oscura y la materia oscura radica en la estructura detallada de las ondas detectadas en el fondo de microondas, pequeñas variaciones de temperatura que se crearon en un momento en que el radio del Universo era mil veces más pequeño de lo que es hoy.
Si este patrón primordial ha sido corrompido por procesos que tuvieron lugar en el pasado reciente, mucho después de que se formaron galaxias y cúmulos de galaxias, entonces, en el mejor de los casos, complicará la interpretación del eco de microondas y, en el peor, comenzará a socavar la evidencia previa de tanto energía oscura como materia oscura fría.
"El poder de estos maravillosos datos WMAP es que indica que interpretar el eco de fondo de microondas puede ser menos directo de lo que se pensaba", dijo el miembro del equipo Sir Arnold Wolfendale (anteriormente Astrónomo Real).
El equipo de WMAP ya ha informado que sus mediciones del eco de microondas del Big Bang pueden haber sido comprometidas por el proceso de formación de galaxias en una etapa intermedia en la historia del Universo. Presentaron evidencia de que el gas calentado por las estrellas, galaxias y cuásares primogénitos también puede haber corrompido la señal de microondas cuando el Universo era 10 o 20 veces más pequeño que en la actualidad. Por lo tanto, los resultados de WMAP y Durham sugieren que el eco de microondas del Big Bang puede haber tenido que atravesar muchos más obstáculos en su viaje a la Tierra de lo que se había pensado anteriormente, con la posible distorsión de la señal primordial.
"Nuestros resultados pueden debilitar la creencia de que el Universo está dominado por una esquiva partícula de materia oscura fría y la energía oscura aún más enigmática", dijo el profesor Shanks.
Aunque la evidencia observacional para el modelo estándar de cosmología sigue siendo fuerte, el modelo contiene aspectos muy incómodos. Estos surgen primero porque se basan en dos piezas de "física no descubierta": materia oscura fría y energía oscura, ninguna de las cuales se ha detectado en el laboratorio. De hecho, la introducción de estos dos nuevos componentes aumenta en gran medida la complicación del modelo inflacionario estándar del Big Bang.
Los problemas de la energía oscura son particularmente profundos: por ejemplo, su densidad observada es tan pequeña que puede ser cuánticamente inestable mecánicamente. También crea problemas para las teorías de la gravedad cuántica, que sugieren que podemos vivir en un universo con 10 u 11 dimensiones, todas ellas reducidas, con la excepción de tres en el espacio y una en el tiempo.
Por lo tanto, a muchos teóricos les gustaría una ruta de escape del modelo estándar de cosmología actual y queda por ver hasta dónde llegarán estas observaciones discutidas por el grupo de Durham en esta dirección. Pero si es correcto, sugieren que los rumores de que estamos viviendo en una "Nueva Era de Cosmología de Precisión" pueden ser prematuros.
Fuente original: Comunicado de prensa de RAS
