¿Está rota la cosmología? Este mapa puede ser una pieza crucial del rompecabezas

02/05/2023

Durante siglos, los cartógrafos han buscado cartografiar las masas terrestres y los mares de la Tierra para comprender mejor el mundo y su lugar en él. Ahora, los astrofísicos han dado un gran paso para hacer lo mismo con el cosmos mismo. Acaban de completar el mapa de alto detalle más grande hasta la fecha de los primeros y medianos años del universo.

El mapa arroja nueva luz sobre un par de crisis cosmológicas: el debate sobre la tasa de expansión del universo y una segunda sobre la distribución uniforme de la materia en todo el universo. Al mostrar cómo se ha distorsionado la luz que se remonta al Big Bang, proporciona la imagen más clara hasta el momento de la rapidez con la que se ha expandido nuestro universo y la rapidez con la que la gravedad ha unido estructuras masivas, como cúmulos de galaxias y redes invisibles de materia oscura. Juntos, estos parecen confirmar el modelo cosmológico estándar del crecimiento del universo, así como la teoría de la relatividad de Einstein, que describe cómo crecen las estructuras cósmicas y cómo su gravedad desvía la luz de los objetos distantes. Al menos, el mapa mantiene el modelo de los primeros 8 mil millones de años del universo. Después de eso, cosas extrañas parecen suceder.

“Hay mucha emoción por este resultado. Hicimos un mapa de materia oscura de alta resolución de una cuarta parte del cielo”, dice Mathew Madhavacheril, científico de la Universidad de Pensilvania que presentó el vasto mapa en una conferencia en Kioto, Japón, en abril. Es miembro de la colaboración del Telescopio de Cosmología de Atacama, financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, un grupo internacional de más de 160 miembros que desarrolló el mapa. Madhavacheril es el autor principal del nuevo estudio del equipo, que está en revisión por pares en el Diario astrofísico. Publicarán el mapa cuando completen ese proceso.

El mapa de materia oscura de ACT, con regiones naranjas y moradas que muestran dónde hay más masa y menos masa, respectivamente. La banda blanca muestra la luz proveniente del polvo en la Vía Láctea.

Cortesía de ACT/Debra Kellner

El equipo ha estado mirando a través de los cielos con un telescopio de ondas milimétricas de 39 pies de altura colocado en la ladera de Cerro Toco, un estratovolcán en el desierto de Atacama en el norte de Chile. Ese es uno de los lugares más secos del mundo, y no es el lugar más fácil de alcanzar para los investigadores, pero su ubicación única hace que sea más fácil distinguir la luz de la radiación de fondo cósmico de microondas, también conocida como CMB.

Unos 380.000 años después del Big Bang, después de la expansión ultrarrápida del universo conocida como inflación, se enfrió lo suficiente como para liberar esta radiación incrustada. Esos fotones impregnaron el universo y son visibles hoy en longitudes de onda muy largas. Como resultado, el CMB proporciona la primera instantánea de la estructura del cosmos: una vista del universo bebé.

Pero la atracción gravitacional de los cúmulos de galaxias y la materia oscura, las metrópolis del universo, modifican, retuercen y mueven esa radiación reliquia. Este fenómeno se llama lente gravitacional y, para cualquiera que mire a través de un telescopio, crea una imagen distorsionada del cosmos. Sin embargo, presenta una gran ayuda para los astrofísicos, porque esas distorsiones son en realidad pistas sobre cómo se desarrolló el universo después de sus años de infancia.

Los astrofísicos han querido probar el modelo cosmológico estándar, que utiliza como punto de partida ligeras fluctuaciones de temperatura en el CMB. El modelo describe la evolución del universo a partir de ahí, calculando cómo se ha inflado el universo desde su infancia y cómo los cúmulos de materia oscura y las galaxias se han vuelto más masivos con el tiempo. Asume la visión de consenso sobre el comportamiento de la energía oscura, que impregna el cosmos y de alguna manera acelera la expansión del universo, así como las propiedades de la materia oscura, las partículas misteriosamente abundantes e invisibles que se agrupan, formando el andamiaje cósmico en el que se ensamblan las galaxias. .

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