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Los datos de Planck ponen en cuestión algunas bases de la cosmología

La cantidad de energía oscura en el nacimiento del universo era menor de lo que se creía


Los nuevos datos de la misión Planck sobre la radiación fondo de microondas, el eco que nos permite conocer el nacimiento del Universo, muestran que la energía oscura temprana era menor de lo que se pensaba hasta ahora. También se observan variaciones en los datos de gravedad previstos, lo cual podría poner en cuestión la gravedad de Einstein.





Mapa de la radiación de fondo de microondas creado por Planck. Fuente: Planck/ESA.
Mapa de la radiación de fondo de microondas creado por Planck. Fuente: Planck/ESA.
Investigadores de todo el mundo han adquirido nuevos conocimientos sobre la energía oscura y la teoría de la gravitación mediante el análisis de los datos de la misión del satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea (ESA). Sus resultados demuestran que el modelo estándar de la cosmología sigue siendo una excelente descripción del universo.

Sin embargo, cuando los datos de Planck se combinan con otras observaciones astronómicas, surgen varias desviaciones. Nuevos estudios deben determinar si estas anomalías se deben a las incertidumbres de medición o correlaciones físicas no descubiertas, lo que también desafíaría la teoría de la gravitación de Einstein. Por lo tanto, el análisis de los datos de Planck dará mayor impulso a la investigación durante futuras misiones espaciales.

De 2009 a 2013, el satélite Planck de la ESA tomó medidas de la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). La CMB es la radiación que se originó aproximadamente hace 13.000 millones de años, unos 380.000 años después del Big Bang.

Debido a la expansión del universo, esta luz sigue siendo observable hoy en longitudes de onda de microondas a través de todo el cielo. Planck observó el cielo para cartografiar esta antigua luz con un detalle sin precedentes. Ahora, se han publicado varios artículos de investigación sobre los datos de Planck.

El grupo de investigación en Cosmología del Instituto de Física Teórica (ITP) de la Universidad de Heidelberg (Alemania) participó en uno de estos estudios. "Las mediciones precisas de la radiación cósmica de microondas revelan pequeñas diferencias en la temperatura. En un mapa celeste, estas fluctuaciones de temperatura se ven como pequeños puntos. Cada mota es una región de temperatura algo más alta o más baja", explica Valeria Pettorino, líder del grupo de investigación, en la nota de prensa de la universidad.

Hallazgos previos apuntan a sólo seis parámetros que describen el desarrollo del universo después del Big Bang con relativa precisión, utilizando lo que se conoce como el modelo estándar de la cosmología. Las diferencias de temperatura de la radiación de fondo de microondas han permitido a los investigadores identificar estos parámetros con extrema precisión. Uno de ellos es la llamada energía oscura, que comprende alrededor del 70 por ciento de la energía total del universo y es responsable de su expansión acelerada.

La energía oscura

La investigación sobre la energía oscura está todavía empezando. A pesar de que los datos de la radiación de fondo de microondas muestran que tiene que existir la energía oscura, su composición sigue estando poco clara. Utilizando los últimos datos de los satélites, los investigadores de Planck han puesto a prueba varias teorías que integran la energía oscura y que se basan en una gravedad modificada, y por lo tanto ponen también en entredicho la teoría de la gravitación postulada en la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

Para ello emplearon una amplia variedad de métodos y datos de otras mediciones, incluyendo las oscilaciones acústicas bariónicas, así como mediciones locales de la constante de Hubble, la cual especifica la tasa de expansión del universo a día de hoy, entre otras.

A partir de los datos de Planck los científicos consiguieron determinar cuánta energía oscura existía en el pasado. "Sorprendentemente, la cantidad de energía oscura temprana era significativamente menor de la que esperábamos. Hasta el momento, se había supuesto que la energía oscura suponía un máximo de un 1% de toda la energía en el momento en que se liberó la radiación de fondo de microondas. Pero los nuevos resultados de Planck indican que podría haber sido no más de un 0,4%", explica Pettorino. "Eso es un gran problema para los modelos teóricos de la energía oscura que predecían una cantidad considerablemente mayor en el universo temprano", añade Matteo Martinelli, postdoctorado en el ITP.

Además, el análisis de los datos de Planck también reveló pequeñas perturbaciones en la propia gravedad que no son completamente consistentes con el modelo estándar de la cosmología. A pesar de que estas desviaciones son pequeñas y varían en función del conjunto de datos estudiados, justifican que se hagan más pruebas e investigaciones con otros conjuntos de datos.

"Nuevos estudios podría permitirnos saber si realmente estamos tratando con desviaciones de la ley de la gravedad que requieren un retorno a la mesa de trabajo de Einstein", explica Valeria Pettorino. Según la física, los análisis son de importancia clave para la investigación cosmológica de la energía oscura y la gravitación. Pueden dar un impulso inestimable a las próximas misiones de satélites, como la misión Euclid 2020 prevista por la ESA y la NASA, en la que participará la Universidad de Heidelberg.

Referencia bibliográfica:

Planck Collaboration. Planck 2015 results. XIV. Dark energy and modified gravity. Astronomy & Astrophysics (2015). arXiv:1502.01590


Viernes, 6 de Marzo 2015
Universidad de Heidelberg/T21
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