La gran mancha fría del fondo cósmico de microondas es debida a un vacío galáctico, objeto que es ahora la mayor estructura cósmica conocida.
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Desde que en 1965 se descubriera el Fondo Cósmico de Microondas (FCM) hasta que se pudo levantar un mapa de él tuvo que pasar mucho tiempo. Observado desde el suelo el FCM es extremadamente homogéneo. Las diferencias de temperatura entre las distintas localizaciones en el cielo de esa radiación son tan pequeñas que es necesario usar satélites o, en su defecto, globos en la Antártida.
Pero esas diferencias de temperatura (en términos de cuerpo negro) son muy importantes. Si no las hubiera significaría que el universo al nacer carecía de cualquier tipo de fluctuación en su densidad y la gravedad no hubiera podido agarrar en ningún sitio para formar galaxias. En ese escenario el Universo sería absolutamente uniforme y homogéneo, sería un conjunto de átomos de hidrógeno y helio equidistantes. Pero no es así, así que esas fluctuaciones debían de estar ahí. Esto algo que confirmaron los satélites COBE, WMAP y PLANK, así como los experimentos en globos.
Experimentalmente estas fluctuaciones son muy importantes porque su distribución y estructura permite confirmar o rechazar modelos cosmológicos.
En 2004 se descubrió una zona fría en el mapa del FCM. Desde entonces se ha intentado explicarla. El problema es que las teorías cosmológicas al uso no predicen nada así, por tanto habría que recurrir a física exótica para explicarlo.
Ahora se propone una explicación que permite explicar este fenómeno sin necesidad de recurrir a nada especial.
István Szapudi (Institute for Astronomy – University of Hawaii) y sus colaboradores sugieren que la mancha fría no se debe al FCM en sí, sino a la estructura a gran escala del Universo en la región, en concreto a un vacío en ella. La luz del FCM viaja por todo el universo visible y atraviesa todo lo que se encuentra en su paso, incluyendo las grandes estructuras cósmicas. Según estos investigadores, la mancha fría se debe a que la luz del FCM atraviesa una región situada a 3000 millones de años luz de nosotros que tiene un tamaño de 1800 millones de años luz y en la que la densidad de galaxias es inferior al promedio. Es una especie de vacío cósmico.
La propuesta ya se conocía de antes, pero no era fácil demostrar que, efectivamente, ese vacío estaba allí. Este grupo de investigadores lo ha logrado usando datos del telescopio Pan-STARRS1 (PS1) y del satélite WISE (Wide Field Survey Explorer) de la NASA.
Encontrar esta estructura no ha sido fácil porque, paradójicamente, identificar grandes estructuras cercanas es más difícil que identificar las que son lejanas. Simplemente porque el campo que cubren es muy grande y tiene que ser cubierto por los telescopios a partir de muchas tomas.
Este resultado se ha podido realizar gracias al mapa 3D levantado por András Kovács (Universidad Eötvös Loránd en Budapest) a partir de los datos de PS1 y WISE.
Cuando la luz del FCM entra en este vacío su longitud de onda es alargada debido a que la aceleración de la expansión es más fuerte ahí. Aunque el efecto es pequeño se acumula durante los cientos de millones de años que la luz está dentro del vacío. Como resultado la luz que emerge del vacío tiene menor energía, lo que se corresponde a una menor temperatura.
Estos investigadores planean seguir investigando el asunto gracias a DES (Dark Energy Survey), que opera desde Chile.
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Fuentes y referencias:
Artículo original [2]
Composición: Gerg Kránicz, ESA, Planck Collaboration