Los científicos han elaborado uno de los mapas más precisos de la materia del universo, y este muestra que algo puede estar faltando en nuestro mejor modelo del cosmos.
© Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.Impresión artística de la red cósmica. Parece una vasta estructura en forma de telaraña con filamentos de color púrpura y algunos naranja sobre un fondo negro.
Según nuestra comprensión actual, la red cósmica es una gigantesca red de superautopistas celestes entrecruzadas, pavimentadas con gas hidrógeno y materia oscura. En el caótico periodo posterior al Big Bang, los zarcillos de la red se formaron a partir del caldo de cultivo del universo joven; allí donde se entrecruzaban varias hebras de la red, acabaron formándose las galaxias. Pero el nuevo mapa, publicado el 31 de enero en tres estudios separados en la revista Physical Review D, muestra que en muchas partes del universo la materia está menos aglomerada y más uniformemente esparcida de lo que la teoría predice que debería estar.
"Parece que hay ligeramente menos fluctuaciones en el universo actual de lo que podríamos predecir, asumiendo nuestro modelo cosmológico estándar anclado en el universo primitivo", dijo en un comunicado Eric Baxter, coautor del estudio y astrofísico de la Universidad de Hawai.
Hilando la telaraña cósmica
Según el modelo estándar de la cosmología, el universo empezó a tomar forma tras el Big Bang, cuando el joven cosmos se llenó de partículas de materia y antimateria, que surgieron a la existencia sólo para aniquilarse unas a otras al entrar en contacto. La mayor parte de los elementos constitutivos del universo se autoeliminaron de este modo, pero la rápida expansión del tejido espacio-tiempo, junto con algunas fluctuaciones cuánticas, permitieron que algunas porciones del plasma primordial sobrevivieran aquí y allá.
La fuerza de la gravedad no tardó en comprimir estas bolsas de plasma sobre sí mismas, calentando la materia a medida que esta se comprimía, hasta tal punto que las ondas sonoras que viajaban a la mitad de la velocidad de la luz (denominadas oscilaciones acústicas de bariones) ondularon hacia afuera de los aglomerados de plasma. Estas ondulaciones empujaron la materia que aún no había sido atraída hacia el centro de un grumo, donde se depositó formando un halo a su alrededor. En ese momento, la mayor parte de la materia del universo estaba distribuida como una serie de finas películas 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 origen a las primeras estrellas, que, a su vez, forjaron elementos cada vez más pesados mediante fusión nuclear.
Para cartografiar cómo se hiló la red cósmica, los investigadores combinaron observaciones realizadas con el Dark Energy Survey de Chile -que escaneó el cielo en las frecuencias del ultravioleta cercano, el visible y el infrarrojo cercano entre 2013 y 2019- y el Telescopio del Polo Sur, situado en la Antártida y que estudia las emisiones de microondas que conforman el fondo cósmico de microondas, la luz más antigua del universo.
Aunque observan longitudes de onda de luz diferentes, ambos telescopios utilizan una técnica llamada lente gravitacional para cartografiar la aglomeración de materia. La lente gravitacional se produce cuando un objeto masivo se interpone entre nuestros telescopios y su fuente; cuanto más deformada aparece la luz procedente de una determinada porción de espacio, más materia hay en ese espacio. Esto convierte a la lente gravitacional en una herramienta excelente para rastrear tanto la materia normal como su misteriosa prima, la materia oscura, que, a pesar de constituir el 85% del universo, no interactúa con la luz salvo distorsionándola con la gravedad.
Con este método, los investigadores utilizaron los datos de ambos telescopios para determinar la ubicación de la materia y eliminar los errores del conjunto de datos de un telescopio comparándolos con los del otro.
"Funciona como una comprobación cruzada, por lo que se convierte en una medición mucho más robusta que si sólo se utilizara uno u otro", afirma en el comunicado Chihway Chang, astrofísico de la Universidad de Chicago y coautor del estudio.
El mapa de la materia cósmica elaborado por los investigadores se ajustó estrechamente a nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo, excepto por una discrepancia clave: Estaba más uniformemente distribuida y menos aglutinada de lo que sugiere el modelo estándar de la cosmología.
Existen dos posibilidades para explicar esta discrepancia. La primera es que simplemente estemos observando el universo con demasiada imprecisión y que la aparente desviación del modelo desaparezca a medida que dispongamos de mejores herramientas para observar el cosmos. La segunda posibilidad, y la más importante, es que nuestro modelo cosmológico no tenga en cuenta algunos aspectos físicos importantes. Descubrir cuál de las dos posibilidades es cierta requerirá más estudios cruzados y mapeos, así como una comprensión más profunda de las restricciones cosmológicas que unen la espuma de jabón del universo.
"No se conoce ninguna explicación física para esta discrepancia", escribieron los investigadores en uno de los estudios. "Las correlaciones cruzadas entre sondeos (...) permitirán realizar estudios de correlación cruzada significativamente más potentes que proporcionarán algunas de las restricciones cosmológicas más precisas y exactas, y que nos permitirán seguir poniendo a prueba el modelo [cosmológico estándar]."
Ben Turner es redactor de Live Science en el Reino Unido. Se ocupa de física y astronomía, entre otros temas como la tecnología y el cambio climático. Se licenció en Física de Partículas por el University College de Londres antes de formarse como periodista. Cuando no está escribiendo, Ben disfruta leyendo literatura, tocando la guitarra y poniéndose en ridículo en el ajedrez.
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