Nuevo método descubierto para estimar la temperatura del fondo cósmico de microondas

Un grupo internacional de astrofísicos ha descubierto un nuevo método para estimar la temperatura del fondo cósmico de microondas.

Esta es la primera vez que se mide la temperatura de la radiación de fondo cósmico de microondas en un momento tan temprano en el Universo, tan sólo 880 millones de años después del Big Bang. El descubrimiento no solo marca una etapa muy temprana en el desarrollo de la temperatura de fondo cósmica, sino que también podría tener implicaciones para la enigmática energía oscura. Descubrieron una pantalla de gas de agua fría que proyecta una sombra sobre la radiación de fondo cósmico de microondas. La sombra es el resultado de la absorción de la radiación de microondas más cálida por parte del agua más fría en su camino hacia la Tierra, y su oscuridad revela la diferencia de temperatura. Dado que la temperatura del agua se puede determinar a partir de otras propiedades observadas del estallido estelar, la diferencia indica la temperatura de la radiación relativa del Big Bang.

El Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es la radiación electromagnética residual de la primera época cosmológica, es decir, el Big Bang, su estudio nos aporta una visión general del universo primitivo.

En las últimas dos décadas, las mediciones de la temperatura del fondo cósmico de microondas han proporcionado información sobre la naturaleza del universo. La información detallada sobre la composición y evolución del Universo está codificada en la anisotropía de temperatura y polarización del CMB.

Un grupo internacional de astrofísicos ha descubierto un nuevo método para estimar la temperatura del fondo cósmico de microondas. Esta es la primera vez que se mide la temperatura de la radiación de fondo cósmico de microondas en un momento tan temprano en el Universo, tan sólo 880 millones de años después del Big Bang.

El descubrimiento no solo marca una etapa muy temprana en el desarrollo de la temperatura de fondo cósmica, sino que también podría tener implicaciones para la enigmática energía oscura.

El modelo cosmológico anterior supone que el Universo se ha enfriado desde el Big Bang y sigue haciéndolo. También describe cómo debería desarrollarse el proceso de enfriamiento, pero hasta ahora solo se ha confirmado directamente para tiempos cósmicos relativamente recientes. El descubrimiento no sólo marca un hito muy temprano en el desarrollo de la temperatura cósmica de fondo, sino que también podría tener implicaciones para la enigmática energía oscura.

Utilizando el observatorio NOEMA en los Alpes franceses, el radiotelescopio más potente del hemisferio norte, los científicos observaron una galaxia HFLS3 masiva. La galaxia se encuentra a una distancia correspondiente a solo 880 millones de años después del Big Bang.

Descubrieron una pantalla de gas de agua fría que proyecta una sombra sobre la radiación de fondo cósmico de microondas. La sombra es el resultado de la absorción de la radiación de microondas más cálida por parte del agua más fría en su camino hacia la Tierra, y su oscuridad revela la diferencia de temperatura.

"Además de la prueba del enfriamiento, este descubrimiento también nos muestra que el Universo en su infancia tenía algunas características físicas bastante específicas que ya no existen hoy en día", dijo el autor principal, el Dr. Dominik Riechers, del Instituto de Astrofísica de la Universidad de Colonia. "Muy pronto, unos 1.500 millones de años después del Big Bang, el fondo cósmico de microondas era ya demasiado frío para que este efecto fuera observable. Por lo tanto, tenemos una ventana de observación única que se abre sólo a un Universo muy joven", continuó. “En otras palabras, si hoy existiera una galaxia con propiedades idénticas a las de HFLS3, la sombra del agua no sería observable porque el contraste de temperatura requerido ya no existiría”. Concluye Riechers

Dado que la temperatura del agua se puede determinar a partir de otras propiedades observadas del estallido estelar, la diferencia indica la temperatura de la radiación relativa del Big Bang, que en ese momento era unas siete veces mayor que en el Universo actual.

El coautor Dr. Axel Weiss del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn dijo: “Este hito no solo confirma la tendencia de enfriamiento esperada durante un tiempo mucho antes de que fuera posible medir algo, sino que también podría tener implicaciones directas para la naturaleza de la esquiva energía oscura”. Además señala: “Con base en este experimento, las propiedades de la energía oscura siguen siendo por ahora consistentes con las de la ‘constante cosmológica’ de Einstein. Es decir, un universo en expansión en el que la densidad de energía oscura no cambia”.

Richers afirmó en su comunicado: “Después de haber descubierto una nube de agua tan fría en una galaxia estrellada al comienzo del Universo, el equipo ahora se está preparando para encontrar muchas más en el cielo. Su objetivo es trazar un mapa del enfriamiento del eco del Big Bang en los primeros 1.500 millones de años de historia cósmica. "Esta nueva técnica proporciona nuevos e importantes conocimientos sobre la evolución del Universo, que de otro modo serían muy difíciles de delimitar en épocas tan tempranas", afirma Riechers.

Se cree que la energía oscura es la responsable de la expansión acelerada del Universo en los últimos miles de millones de años, pero sus propiedades siguen siendo poco conocidas porque no puede observarse directamente con las instalaciones e instrumentos disponibles actualmente.

Sin embargo, sus propiedades influyen en la evolución de la expansión cósmica y, por tanto, en la tasa de enfriamiento del Universo a lo largo del tiempo cósmico. Según este experimento, las propiedades de la energía oscura siguen siendo coherentes con las de la "constante cosmológica" de Einstein. "Es decir, un Universo en expansión en el que la densidad de la energía oscura no cambia", explicó Weiss.

 

Referencia:

Universiteit Leiden 2022.
A much sharper picture of the universe with new algorithms and supercomputers (Press Release)

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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