Pistas de estructura más allá del universo visible

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Sutiles signos de un universo torcido están presentes en el mapa del satélite WMAP de la radiación dejada por el Big Bang, según un nuevo estudio (Imagen: NASA/WMAP Science Team)

Colosales estructuras mayores que el universo visible – forjadas durante el periodo de inflación cósmica hace casi 14 mil millones de años – pueden ser las responsables de un extraño patrón visto en el resplandor dejado por el Big Bang, dice un equipo de cosmólogos. De confirmarse, las estructuras podrían proporcionar una preciosa información sobre el universo en sus primeros instantes.

En el primer instante tras su nacimiento, se cree que el universo experimentó un rápido crecimiento llamado inflación. Durante este periodo, el propio espacio se expandió más rápido que la velocidad de la luz.

La inflación resuelve algunos misterios cosmológicos, tales como por qué la radiación dejada por el Big Bang, liberada cuando el universo tenía menos de 400 000 años, es relativamente uniforme.

Conocida como fondo de microondas cósmico (CMB), la radiación puede observarse en todas las direcciones del cielo. Tiene una apariencia ligeramente moteada debido a pequeñas diferencias de temperatura de un lugar a otro en el universo. Las diferencias de temperatura se cree que están causadas por variaciones en la densidad de materia, con las regiones más estando más calientes que las regiones más vacías.

Pero la Teoría de la Inflación predice que este moteado debería ser igualmente prominente en todas las direcciones. Curiosamente, es un 10% más pronunciado en un lado del cielo que en el otro, una asimetría de la que se informó en 2004 por Hans Eriksen de la Universidad de Oslo en Noruega, basado en un mapa hecho por el satélite de la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP).

Ahora, cosmólogos liderados por Adrienne Erickcek de Caltech en Pasadena, Estados Unidos, creen que pueden haber encontrado la razón de este patrón. Sugieren que el universo ha sido torcido por la huella de estructuras primordiales que datan del periodo de la inflación.

Campo extra

Las estructuras más allá del borde del universo observable, el cual están esencialmente confinado a una región con un radio de 14 mil millones de años luz, dado que sólo la luz dentro de esta distancia ha tenido tiempo de llegar hasta nosotros desde el Big Bang.

En el escenario de inflación, la expansión está dirigida por un campo de energía de un origen misterioso. Erickcek y sus colegas argumentan que la asimetría podría ser el remanente de las fluctuaciones en un campo de energía adicional, el cual empezó siento diminuto, pero estalló por la inflación hasta que se hizo mayor que el universo observable.

Como resultado, el valor de este campo de energía varió desde un lado del universo al otro en los inicios, aumentando las variaciones de temperatura – y densidad de materia – en un lado del cielo con respecto a otro.

La conclusión, si es correcta, haría añicos una apreciada suposición sobre el universo. “Uno de los sustentos básicos de la cosmología es que el universo es el mismo en todas las direcciones, y el modelo estándar de la inflación se construye sobre estos cimientos”, dijo Erickcek a New Scientist. “Si la asimetría es real, entonces nos dice que un lado del universo es de algún modo distinto al otro lado”.

Pocos y alejados

La asimetría podría teóricamente explicarse mediante el escenario estándar de inflación de único campo, aunque los investigadores dicen que es improbable. Esto es debido a que la teoría estándar permite para unas pocas grandes escalas diferencias entre vastas regiones de espacio. Pero estos puntos asimétricos se espera que sean pocos y alejados entre sí, lo que significa que sólo hay un 1% de posibilidades de que nuestro universo observable ocupase uno.

Charles Bennett de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, jefe científico de la misión WMAP, apunta que el equipo de Erickcek ha predicho diferencias sutiles adicionales en el CMB comparadas con el marco de inflación estándar.

Estas predicciones podrían comprobarse cuando los mapas más sensibles del CMB estén disponibles. “Podría estar al alcance de WMAP, y estará al alcance de Planck”, dijo a New Scientist, refiriéndose al satélite de la Agencia Espacial Europea previsto para su lanzamiento a finales de 2008 para escudriñar el CMB.

Era misteriosa

Si posteriores observaciones corroboran este escenario, podría proporcionar alguna preciosa información nueva sobre los primeros momentos del universo. “Este fue un periodo de expansión extremadamente rápida, pero lo que dirigió la expansión y cuánto duró permanece como una pregunta abierta”, dice Erickcek.

Alan Guth del MIT en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, uno de los científicos pionero de la idea de la inflación en la década de 1980, dice que la inflación es sólo el marco de trabajo de una teoría, con muchos detalles aún por completar.

Dice que el concienzudo análisis del equipo es justo lo que se necesita para ayudarles a hacer eso. “Aunque las pistas [de asimetría] pueden perfectamente resultar ser una casualidad, sólo persiguiendo tales pistas se generarán nuevas ideas, y finalmente tendremos la opción de encontrar la teoría correcta”, dijo a New Scientist.

La asimetría es distinta de otro curioso patrón del CMB conocido como el eje del mal, el cual algunos científicos han propuesto que es también un remanente de física exótica durante la inflación.


Autor: David Shiga
Fecha Original: 10 de junio de 2008
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