Labor de los astrónomos

Resuelven el misterio cósmico del Punto Frío

La física que rodea la teoría del Big Bang sigue dejando reveladores datos sobre el Universo

21.04.2015 | 23:52
Resuelven el misterio cósmico del Punto Frío.

En 2004, astrónomos que examinaban un mapa de radiación dejada por el Big Bang (el fondo cósmico de microondas o CMB) descubrió el Punto Frío, una zona del cielo inusualmente más fría de lo esperado.

La física que rodea a la teoría del Big Bang predice lugares más cálidos y más fríos de distintos tamaños en el universo primario, pero un lugar tan grande y este frío fueron inesperados.

Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por Istvan Szapudi del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa puede haber encontrado una explicación para la existencia del Punto Frío, que Szapudi dice que puede ser "la mayor estructura individual jamás identificada por la humanidad".

Si el Punto Frío originó el Big Bang, podría ser un signo raro de la física exótica que la cosmología estándar (básicamente, la teoría del Big Bang y la física relacionada) no explica. Sin embargo, si es causado por una estructura de primer plano entre nosotros y el CMB, sería una señal de que hay una estructura a gran escala extremadamente rara en la distribución de la masa del universo.

Utilizando datos del telescopio Pan-STARRS1 de Hawai (PS1) ubicado en Haleakala, Maui, y las observaciones del satélite WISE de la NASA, el equipo de Szapudi descubrió un gran supervacío, una vasta región de 1.800 millones de años luz de diámetro, en el que la densidad de galaxias es mucho menor de lo habitual en el universo conocido.

Este vacío fue encontrado por la combinación de observaciones tomadas por PS1 en longitudes de onda ópticas con las observaciones tomadas por WISE en longitudes de onda infrarrojas para estimar la distancia y la posición de cada galaxia en esa parte del cielo.

Estudios anteriores, realizados también en Hawai, observaron un área mucho más pequeña en la dirección del Punto Frío, pero pudieron establecer sólo que hay una estructura muy distante en esa parte del cielo. Paradójicamente, la identificación de grandes estructuras en las inmedicaciones es más difícil que encontrar que en zonas lejanas, ya que debemos asignar mayores porciones del cielo para ver las estructuras más cercanas.

Los grandes mapas del cielo tridimensionales creados a partir de PS1 y WISE por András Kovács (Universidad Eötvös Loránd, Budapest, Hungría) eran, pues, esenciales para este estudio. El supervacío está a sólo alrededor de 3.000 millones de años luz de distancia de nosotros, una distancia relativamente corta en el esquema cósmico de las cosas.

Un método práctico

Hay que imaginar que hay un enorme vacío con muy poca materia entre el observador y el CMB y visionar el vacío como una colina. A medida que la luz entra en el vacío, el observador debe subir esta colina. Si el universo no recibiera la aceleración de la expansión, a continuación, el vacío no se desarrollaría de manera significativa, y la luz descendería la colina y recuperaría la energía que pierde a medida que sale el vacío.

Pero con la expansión acelerada, la colina se estira de forma mensurable a medida que la luz se desplaza sobre ella. A medida que la luz desciende la colina, la colina se ha vuelto más plana que cuando la luz entró, por lo que la luz no puede recoger toda la energía que pierde al entrar en el vacío. La luz sale del vacío con menos energía, y por lo tanto a una mayor longitud de onda, que corresponde a una temperatura más fría.

Pasar a través de un supervacío puede supone millones de años, incluso a la velocidad de la luz, por lo que este efecto medible, conocido como el (SIA) Efecto Integrado Sachs-Wolfe, podría proporcionar la primera explicación a una de las anomalías más significativas que se encuentran en el CMB, detectada por el satélite WMAP, y más recientemente, por Planck, un satélite lanzado por la Agencia Espacial Europea.

Si bien la existencia del supervacío y su efecto esperado sobre el CMB no explican totalmente el Punto Frío, es muy poco probable que el supervacío y el Punto Frío en el mismo lugar sean una coincidencia. El equipo continuará su trabajo a partir de datos mejoradas de PS1 y de la Encuesta de la energía oscura que está llevando a cabo con un telescopio en Chile para estudiar este fenómeno, así como otro gran vacío situado cerca de la constelación Draco.

El estudio se publica en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society por la Oxford University Press.

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