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| Este mapa representa como era el Universo 380.000 años despues del Big Bang. Las líneas blancas sobre el mapa de temperatura del fondo cósmico de radiación representan la dirección de polarización. Foto: NASA. |
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El observatorio WMAP, que desde hace unos años levanta un mapa del fondo cósmico de radiación, ha obtenido nuevos resultados que avalan el modelo de Big Bang en su etapa inflacionaria.
Gracias a la velocidad finita de la luz podemos ver cómo era el Universo primitivo. Cuanto más lejos miramos, más hacia atrás en el tiempo podemos observar el Universo.
Si miramos a un objeto situado a 10.000 millones de años luz lo vemos como era hace 10.000 millones de años, cuando no había seres humanos y ni siquiera la misma Tierra donde surgiron. Podemos utilizar esto mismo para observar incluso el Universo en su conjunto al poco de nacer. Unos 400.000 años después de la gran explosión que dio origen al Universo éste se hizo transparente a la luz y los fotones pudieron cruzarlo sin problemas. Ahora esa radiación electromagnética está corrida hacia el rojo en la región de las microondas, es el llamado fondo cósmico de radiación y nos dice exactamente cómo era el Universo 380.000 años después de su nacimiento hace casi 14.000 millones de años.
Analizando este mapa del cielo podemos saber cómo algunas zonas eran un poco más frías o calientes que otras dándonos un patrón determinado que puede ser representado por distintos colores (ver figura).
Hace unos años usando los primero datos del fondo cósmico de radiación obtenidos por WMAP se supo entre otras cosas que el Universo tiene casi exactamente 13.700 millones de años y que está compuesto de un 74% de energía oscura, un 22% de materia oscura y el resto es materia ordinaria a la que todas las estrellas y galaxias pertenecen, incluyéndonos a nosotros mismos.
Estas mediciones previas en las diferencias de temperatura en el fondo cósmico de radiación permiten explicar cómo la materia se agregó hasta formar las estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias y grandes vacíos que observamos hoy día. Esa estructura a gran escala del Universo que vemos hoy, con sus vacios y cúmulos, se asemejaría entonces a una especie de espuma cósmica.
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| Esquema de evolución cósmica. Foto: NASA. |
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No podemos ver lo que pasó antes de esos 380.000 años, pues el Universo era opaco por estar constituido por plasma, pero cada evento que pasó desde que surgío el UNiversos hasta que éste se hizo transparente tuvo que dejar una huella que de algún modo debe de haber afectado al patrón observado en el fondo cósmico de radiación (FCR)
Hay muchas teorías cosmológicas y cada una de ellas predice una serie de efectos que teóricamente se pueden observar en el patrón del FCR
Ahora se han desvelado los últimos resultados que se deducen de los datos obtenidos por el WMAP en los últimos tiempos a partir del análisis de la polarización en el FCR.
De entrada se confirman los resultados anteriores sobre la primera generación de estrellas del Universo. La primera generación de estrellas surgió 400 millones de años después del Big Bang.
Las microondas procedentes del FCR se debería polarizar al pasar por las regiones de gas ionizado creadas por la intensa luz de las nuevas estrellas, y eso es precisamente lo que se observa. Lo sorprendente es que esta primera generación se diese tan pronto.
El segundo resultado obtenido tiene que ver con lo que pasó una pequeña fracción de segundo después de crearse el Universo. En los modelos cosmológicos tradicionales había un par de problemas que parecían no tener solución, uno era que el Universos parece bastante plano y otro que es muy isótropo (muy parecido se mire en la dirección en la que se mire). Para solucionar se introdujo el concepto de inflación. Según esta teoría, propuesta hace ya 25 años, en una pequeñísima fracción de segundo (10-35 s) después de Big Bang el Universo sufrió una enorme inflación y su tamaño se multiplicó por muchísimos ordenes de magnitud. Esa dilatación tan enorme incluso se produjo a mayor velocidad de la luz (no hay violación de la causalidad relativista en este caso, pues era el propio espacio el que se expandía y no los objetos en su interior). No sabemos qué es lo que causa esta inflación pero hay muchas variantes de la teoría que intentan explicarlo a través de conceptos exóticos y especulativos como campos de energía desconocidos.
Comprobar esta teoría es muy difícil porque no podemos alcanzar las condiciones del Big Bang en ese momento en nuestros aceleradores de partículas. Sin embargo, la inflación tuvo que dejar una huella en el Universo primitivo que se tiene que observar en el FCR.
En los últimos tiempos WMAP ha levantado un mapa completo de la polarización del FCR, cosa bastante difícil porque esta señal es 100 veces más débil que la normal debida a diferencias de temperatura, que ha permitido confirmar indirectamente que el Universo sufrió esta etapa inflacionaria.
Según el análisis se ha podido poner un límite o cota superior a la energía de la inflación y acerca de la magnitud de la misma. Además, los datos de WMAP apoyan la predicción que la inflación hace acerca del tamaño y fuerza de las fluctuaciones del espacio-tiempo y cómo se debilitan a diferentes escalas.
Ahora incluso se puede distinguir entre distintas versiones de la teoría y sobre lo que pasó en esa primera fracción de segundo después del Big Bang, revelando cómo el Universo creció a partir de unas fluctuaciones cuánticas hasta lo que observamos hoy en día. Los datos confirman el modelo más simple de inflación.
La agencia europea del espacio planea enviar un satélite más preciso que WMAP en 2008 llamado Plank para así saber más sobre el origen de todo, y la NASA propone otro que también permitiría ver directamente la señal modo-B que sería una prueba directa de la inflación. Uno de esos satélites podría entonces confirmar directamente el modelo de inflación al detectar la señal de ondas gravitatorias dejada por la inflación en el FCR. Entonces los físicos podrían empezar a saber por qué sucedió la inflación y qué la generó. Y esto podría tener profundas implicaciones en las leyes fundamentales de la Física. De momento, algunos de los expertos del campo sienten ahora que se ha cruzado un umbral en Cosmología.
Referencias:
Resultados oficiales WMAP. [1]
Sobre la estructura a gran escala del Universo. [2]