Las medidas con un error de sólo un 1% de las oscilaciones acústicas bariónicas apuntan a un Universo plano e infinito en el que la energía oscura opera como una constante cosmológica
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Se supone que las galaxias y cúmulos de galaxias se agregan de una determinada manera que es consecuencia de las pequeñas fluctuaciones que hubo al poco de darse el Big Bang.
Esas fluctuaciones son las que se ven ampliadas en el fondo cósmico de microondas (FMC), que nos representa cómo era el Universo 380.000 años después del Big Bang. Los fotones primordiales del FCM se desligaron de la materia en ese momento al hacerse el Universo transparente por primera vez y nos dan una idea de cómo estaba organizada la materia en ese momento, con una especie de “ondas de sonido” se propagaba en su seno.
El caso es que sin esas fluctuaciones los átomos que se hubieran formado en el Big Bang hubieran estado perfectamente distribuidos y el Universo sería perfectamente homogéneo e isótropo. Por tanto, la gravedad no habría podido crear grumos que hubieran dado lugar a galaxias, estrellas, planetas o seres que se preguntan acerca de su entorno.
Por suerte sí había oscilaciones y se formaron esos grupos. ¿Cómo son esos grumos? Es decir, ¿cómo es la estructura a gran escala del Universo? En principio sería muy fácil de contestar, sólo tendríamos que crear mapas tridimensionales del Universo para saberlo. Pero la realidad es que sólo conocemos bien el entorno cosmológico cercano a nosotros. No podemos ver la mayor parte del Universo debido a las limitaciones tecnológicas, porque nos llega muy poca luz de las galaxias lejanas. La realidad es que la mayoría del universo visible (aquí este adjetivo es un tanto paradójico) es como los mapas de África o América en el siglo XVI que tenían muchas regiones sin conocer.
Pero si se tiene cuidado y se hace una campaña de muchos años de observaciones es posible descubrir cómo es la distribución de materia en una parte representativa del Cosmos, ya que el Universo es relativamente homogéneo.
Esto es precisamente lo que se han hecho gracias a la colaboración Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) y los han conseguido con una precisión del 1%. Para los físicos la materia ordinaria está compuesta principalmente por protones y neutrones, que son bariones y de ahí el nombre (y para conseguir un nombre gracioso, claro). También hay electrones en la materia ordinaria, pero pesan poco.
Las galaxias y cúmulos se organizan como el jabón de la espuma, recubriendo inmensos huecos o vacíos. Es lo que se obtiene en los modelos cosmológicos y es lo que se observa. Pues bien, según BOSS la “burbuja tipo” mide 150 megaparsecs, que son unos 490 millones de años luz.
Básicamente, esas “ondas de sonido” que mencionamos antes viajaron una distancia de 150 megaparsecs. Allí donde esas ondas de sonido se pararon se concentró materia que formó cúmulos de galaxias. A estas arrugas en la distribución de galaxias a lo largo del espacio se les denomina oscilaciones acústicas bariónicas.
Las primeras medidas fiables del tamaño de estas oscilaciones se realizaron en 2005, pero el progreso ha sido enorme hasta conseguir este 1% de error. Hace veinte años el error era del 50%, hace 5 años del 5% y hace un año del 2%. Para conseguir este logro se han necesitado datos de 1,3 millones de galaxias con corrimientos al rojo entre z=0,2 y z=0,7 (situadas hasta a unos 6000 millones de años luz de nosotros), con sus respectivos espectros, además de 160.000 quasares sobre 10.000 grados cuadrados en el cielo.
¿Y para qué sirve esto? Esta medida se puede usar para compararla con los datos del FCM o con estas estructuras a mayores distancias. Además, lo podemos comparar con los resultados de los modelos y obtener conclusiones.
Así por ejemplo, nos puede ayudar a dar con las propiedades de la energía oscura, sobre todo si lo combinamos con datos de supernovas de tipo Ia. Como ya sabemos, la energía oscura es una entidad que está haciendo que la expansión de Universo se acelere, pero no sabemos su naturaleza. Una posible explicación es que sea la constante cosmológica que propuso Einstein en su día (más o menos).
Los cosmólogos esperan la energía oscura presente pequeñas desviaciones respecto de la constante cosmológica, lo que permitiría saber algo más sobre su naturaleza, porque si es la dichosa constante no se podrá decir nada. Hasta ahora las observaciones encajaban con la constante, pero como no había mucha precisión había margen para esas pequeñas desviaciones.
Este nuevo dato confirma aún más que la energía oscura se parece mucho a una constante cosmológica que no varía en el espacio o en el tiempo (por eso se le denomina “constante”).
Además, otro resultado interesante que se desprende de estos datos es que el Universo es plano, sin curvatura, algo que misiones como WMAP o Planck también apoyan. Esto es compatible con un Universo que se extiende por el espacio infinito y por tiempo infinito, aunque con un futuro en el que la materia estará cada vez más diluida por culpa de la energía oscura.
Quizás también sirva este tipo de resultados para saber más sobre la gravedad a gran escala y saber, por ejemplo, si el gravitón (el hipotético bosón que porta la fuerza gravitatoria) tiene una masa no nula como se ha propuesto (generalmente se admite que el gravitón no tiene masa). Quizás incluso se pueda descartar la constante cosmológica si resulta que el gravitón tiene masa, aunque sea muy pequeña.
BOSS continuará tomando datos hasta junio de 2014. Estos resultados se han obtenido con el 90% de todos los datos. Para suceder a esta colaboración se ha propuesto DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). En DESI colaborarían 50 instituciones de todo el mundo y su meta sería hace una mapa de 20 millones de galaxias y 3 millones de quasares sobre 14.000 grados cuadrados.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4305 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Artículo original. [3]
Copia del artículo original. [4]