Un nuevo mapa de materia del universo revela un posible agujero en nuestra comprensión del cosmos
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Los científicos han elaborado uno de los mapas de materia más precisos del universo, y muestra que puede faltar algo en nuestro mejor modelo del cosmos.
Creado mediante la combinación de datos de dos telescopios que observan diferentes tipos de luz, el nuevo mapa ha revelado que el universo es menos “grumoso” de lo que habían predicho 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 autopistas celestiales entrecruzadas pavimentadas con gas hidrógeno y materia negra. Tomando forma en las caóticas secuelas de Big Bang, los zarcillos del lienzo formados como mechones del caldo burbujeante del universo joven; donde se cruzaron varios hilos de la red, eventualmente se formaron galaxias. Pero el nuevo mapa, lanzado el 31 de enero como Tres (se abre en una nueva pestaña) separado (se abre en una nueva pestaña) estudios (se abre en una nueva pestaña) en Physical Review D, muestra que en muchas partes del universo, la materia está menos agrupada y distribuida más uniformemente de lo que predice la teoría.
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“Parece haber un poco menos de fluctuación en el universo actual de lo que esperaríamos 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 de prensa (se abre en una nueva pestaña).
Tejiendo la red cósmica
De acuerdo con el modelo estándar de cosmología, el universo comenzó a tomar forma después del Big Bang, cuando el cosmos joven estaba repleto de partículas de materia y antimateria, que nació solo para aniquilar al contacto. La mayoría de los componentes básicos del universo se desvanecieron de esta manera, pero la estructura del espacio-tiempo en rápida expansión, junto con algunas fluctuaciones cuánticas, hicieron que sobrevivieran algunas bolsas del plasma primordial aquí y allá.
La fuerza de la gravedad pronto comprimieron estas bolsas de plasma sobre sí mismas, calentando la materia a tal punto que las ondas de sonido que viajaban a la mitad de la velocidad de la luz (llamadas oscilaciones acústicas bariónicas) se propagaron hacia afuera desde los cúmulos de plasma. Estas ondulaciones empujaron el material que aún no había sido succionado hacia el centro de un mechón, donde se posó en 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 este material, en su mayoría hidrógeno y helio, se enfrió lo suficiente, se coaguló para dar lugar a las primeras estrellas, que, a su vez, forjaron elementos cada vez más pesados a través de fusión nuclear.
Para mapear cómo se tejió la red cósmica, los investigadores combinaron observaciones tomadas con el Dark Energy Survey en Chile, que escaneó el cielo en frecuencias casi ultravioleta, visible y casi infrarroja de 2013 a 2019, y el Telescopio del Polo Sur, que es ubicado 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 usan 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 distorsionada aparece la luz proveniente de un espacio dado, más materia hay en ese espacio. Esto hace que las lentes gravitatorias sean una excelente herramienta para rastrear tanto la materia normal como su misteriosa prima, la materia oscura, que, a pesar de constituir el 85 % del universo, solo interactúa con la luz distorsionándola con la gravedad.
Con este enfoque, los investigadores utilizaron datos de ambos telescopios para localizar materia y eliminar errores en el conjunto de datos de un telescopio al compararlo con el 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 nueva pestaña)un astrofísico de la Universidad de Chicago, dijo en el comunicado.
El mapa de la materia cósmica producido por los investigadores coincidía estrechamente con nuestra comprensión de la evolución del universo, excepto por una discrepancia clave: estaba distribuida de manera más uniforme y menos agrupada de lo que sugería el modelo estándar de la cosmología de la Tierra.
Hay 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 tengamos mejores herramientas para observar el cosmos. La segunda posibilidad, y la más importante, es que nuestro modelo cosmológico carezca de una física muy importante. Descubrir cuál es el verdadero requerirá más investigación cruzada y mapeo, así como una comprensión más profunda de las restricciones cosmológicas que unen la escoria 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 mucho más potentes que proporcionarán algunas de las restricciones cosmológicas más precisas y precisas, y nos permitirán continuar con las pruebas de estrés [standard cosmological] modelo.”
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