Los científicos han hecho uno de los mapas más precisos de la materia del universo y muestra que algo puede faltar en nuestro mejor modelo del cosmos.
Creado mediante la combinación de datos de dos telescopios que observan diferentes tipos de luz, el nuevo mapa reveló que el universo es menos «grumoso» de lo que predijeron los modelos anteriores, una señal potencial de que la vasta red cósmica que conecta las galaxias es menos conocida de lo que pensaban los científicos.
De acuerdo con nuestra comprensión actual, la red cósmica es una red gigantesca de supercarreteras celestiales entrecruzadas pavimentadas con gas de hidrógeno y materia oscura. Tomando forma en las caóticas secuelas de la Big Bang, los zarcillos de la red se formaron como grumos del caldo turbulento del universo joven; donde múltiples hebras de la red se cruzaron, eventualmente se formaron galaxias. Pero el nuevo mapa, publicado el 31 de enero como tres (se abre en una pestaña nueva) separado (se abre en una pestaña nueva) estudios (se abre en una pestaña nueva) en la revista Physical Review D, muestra que en muchas partes del universo, la materia está menos agrupada y más uniformemente distribuida de lo que la teoría predice que debería estar.
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«Parece que hay un poco menos de fluctuaciones en el universo actual de lo que predeciríamos asumiendo que nuestro modelo cosmológico estándar está anclado al universo primitivo», dijo el coautor Eric Baxter, astrofísico de la Universidad de Hawái. dijo en un comunicado (se abre en una pestaña nueva).
Girando la red cósmica
De acuerdo con el modelo estándar de la cosmología, el universo comenzó a tomar forma después del Big Bang, cuando el joven cosmos se llenó de partículas de materia y antimateria, que aparecieron solo para aniquilarse entre sí al contacto. La mayoría de los bloques de construcción del universo se desvanecieron de esta manera, pero la rápida expansión del tejido del espacio-tiempo, junto con algunas fluctuaciones cuánticas, significaron que algunas bolsas del plasma primordial sobrevivieron aquí y allá.
La fuerza de la gravedad pronto comprimió estas bolsas de plasma sobre sí mismas, calentando la materia a medida que se juntaba hasta tal punto que las ondas de sonido que viajaban a la mitad de la velocidad de la luz (llamadas oscilaciones acústicas bariónicas) se extendieron hacia afuera desde los grupos de plasma. Estas ondas empujaron la materia que aún no había sido atraída hacia el centro de un grupo, donde se posó como un halo a su alrededor. En ese momento, la mayor parte de la materia del universo estaba distribuida como una serie de películas delgadas que rodeaban innumerables vacíos cósmicos, como un nido de pompas de jabón en un fregadero.
Una vez que esta materia, principalmente hidrógeno y helio, se enfrió lo suficiente, se coaguló aún más para dar lugar a las primeras estrellas, que, a su vez, forjaron elementos cada vez más pesados a través de la fusión nuclear.
Para trazar un mapa de cómo se tejió la red cósmica, los investigadores combinaron observaciones tomadas con el Dark Energy Survey en Chile, que escaneó el cielo en las frecuencias casi ultravioleta, visible y casi infrarroja de 2013 a 2019, y el Telescopio del Polo Sur. que se encuentra en la Antártida y estudia las emisiones de microondas que componen el fondo cósmico de microondas, la luz más antigua del universo.
Aunque miran diferentes longitudes de onda de luz, ambos telescopios utilizan una técnica llamada lente gravitacional para mapear la acumulación de materia. La lente gravitacional ocurre cuando un objeto masivo se encuentra entre nuestros telescopios y su fuente; cuanto más deformada aparece la luz procedente de una bolsa de espacio dada, más materia hay en ese espacio. Esto hace que las lentes gravitatorias sean una herramienta excelente para rastrear tanto la materia normal como su prima misteriosa, la materia oscura, que, a pesar de constituir el 85 % del universo, no interactúa con la luz excepto distorsionándola con la gravedad.
Con este enfoque, los investigadores utilizaron datos de ambos telescopios para señalar la ubicación de la materia y eliminar errores del conjunto de datos de un telescopio comparándolo con el del otro.
«Funciona como una verificación cruzada, por lo que se convierte en una medida mucho más sólida que si solo usara uno u otro», coautor principal Chihway Chang (se abre en una pestaña nueva)astrofísico de la Universidad de Chicago, dijo en el comunicado.
El mapa de materia cósmica que produjeron los investigadores se ajustaba perfectamente a nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo, excepto por una discrepancia clave: estaba distribuido de manera más uniforme y menos agrupado de lo que sugeriría el modelo estándar de cosmología.
Existen dos posibilidades para explicar esta discrepancia. La primera es que simplemente estamos mirando el universo de manera demasiado imprecisa, y que la aparente desviación del modelo desaparecerá a medida que obtengamos mejores herramientas para observar el cosmos. La segunda posibilidad, y más importante, es que a nuestro modelo cosmológico le falta algo de física realmente importante. Descubrir cuál es el verdadero requerirá más encuestas cruzadas y mapeos, así como una comprensión más profunda de las restricciones cosmológicas que unen la espuma de jabón del universo.
«No existe una explicación física conocida para esta discrepancia», escribieron los investigadores en uno de los estudios. «Las correlaciones cruzadas entre encuestas… permitirán estudios de correlación cruzada significativamente más potentes que ofrecerán algunas de las restricciones cosmológicas más precisas y precisas, y eso nos permitirá continuar probando el estrés de la [standard cosmological] modelo.»
