Una sombra cósmica revela la temperatura del Universo tras el Big Bang
Un grupo internacional de astrofísicos ha descubierto un nuevo método para estimar la temperatura del fondo cósmico de microondas del Universo solo 880 millones de años después del Big Bang.
Es la primera vez que se mide la temperatura de la
radiación cósmica de fondo de microondas, una reliquia de la energía liberada
por el Big Bang, en una época tan temprana del Universo.
El modelo cosmológico prevaleciente asume que el
Universo se ha enfriado desde el Big Bang, y aún continúa haciéndolo. El modelo
también describe cómo debe proceder el proceso de enfriamiento, pero hasta
ahora solo se ha confirmado directamente para tiempos cósmicos relativamente
recientes. El descubrimiento no solo establece un hito muy temprano en el
desarrollo de la temperatura de fondo cósmica, sino que también podría tener
implicaciones para la enigmática energía oscura, según el artículo sobre la
investigación que se publica en Nature.
Científicos liderados por la Universidad de Colonia
utilizaron el observatorio NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) en los
Alpes franceses, el radiotelescopio más potente del hemisferio norte, para
observar HFLS3, una galaxia masiva con brote estelar a una distancia
correspondiente a una edad de solo 880 millones de años después de la Gran
Estallido.
Descubrieron una pantalla de gas de agua fría que
proyecta una sombra sobre la radiación del fondo cósmico de microondas. La
sombra aparece porque el agua más fría absorbe la radiación de microondas más
cálida en su camino hacia la Tierra, y su oscuridad revela la diferencia de
temperatura. Como la temperatura del agua se puede determinar a partir de otras
propiedades observadas del estallido estelar, la diferencia indica la
temperatura de la radiación reliquia del Big Bang, que en ese momento era unas
siete veces mayor que en el Universo actual.
"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 en la
actualidad", dijo en un comunicado el autor principal, el profesor doctor
Dominik Riechers, del Instituto de Astrofísica de la Universidad de Colonia.
"Muy temprano, alrededor de 1.500 millones de
años después del Big Bang, el fondo cósmico de microondas ya era demasiado frío
para que este efecto fuera observable. Por lo tanto, tenemos una ventana de
observación única que se abre solo 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 ya no existiría el contraste
de temperaturas requerido.
"Este importante hito no solo confirma la
tendencia de enfriamiento esperada para una época mucho más temprana de lo que
ha sido posible medir anteriormente, sino que también podría tener
implicaciones directas para la naturaleza de la escurridiza energía
oscura", dijo el coautor doctor Axel Weiss del Instituto Max Planck de Radioastronomía
(MPIfR) en Bonn.
Se cree que la energía oscura es responsable de la
expansión acelerada del Universo durante los últimos miles de millones de años,
pero sus propiedades siguen sin comprenderse bien porque no se pueden observar
directamente con las instalaciones e instrumentos disponibles en la actualidad.
Sin embargo, sus propiedades influyen en la
evolución de la expansión cósmica y, por lo tanto, en la velocidad de
enfriamiento del Universo a lo largo del tiempo cósmico. Según 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",
explicó Weiss.
Habiendo descubierto una de esas nubes de agua fría
en una galaxia con estallido estelar en el Universo primitivo, el equipo ahora
se propone encontrar muchas más en el cielo. Su objetivo es trazar un mapa del
enfriamiento del eco del Big Bang en los primeros 1500 millones de años de la
historia cósmica. "Esta nueva técnica proporciona nuevos e importantes
conocimientos sobre la evolución del Universo, que son muy difíciles de
restringir de otro modo en épocas tan tempranas", dijo Riechers.
"Nuestro equipo ya está siguiendo esto con
NOEMA estudiando los alrededores de otras galaxias", dijo el coautor y
científico del proyecto NOEMA, el doctor Roberto Neri. "Con las mejoras
esperadas en la precisión de los estudios de muestras más grandes de nubes de
agua, queda por ver si nuestra comprensión básica actual de la expansión del
Universo se mantiene".
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