No-Gaussianidades en el CMB

“No Gaussianidades en las fluctuaciones de temperatura del Fondo de Microondas Cósmico” suena a perfecto tema de conversación para dejar dormida a tu cita, pero si tienes interés en la cosmología o la gravedad cuántica, definitivamente es algo sobre lo que deberías haber oído hablar.

El Fondo de Microondas Cósmico (CMB) es la radiación que recibimos hoy de una época en la que el universo tenía 300.000 años de antigüedad. En esa época, la radiación se desacopló de la materia y desde entonces, los fotones pudieron viajar casi sin perturbaciones. El CMB muestra la temperatura, o la inversa de la longitud de onda, de las microondas que recibimos en la Tierra procedentes de esa época.

La temperatura media del CMB es de aproximadamente 2,7 Kelvin, y es un espectro de cuerpo negro con una precisión realmente sorprendente. Lo que debería preocuparnos aquí, no obstante, no es la temperatura media, sino las diminutas fluctuaciones de temperatura alrededor de la misma. Éstas portan una gran cantidad de información sobre las condiciones de los inicios del universo que pueden ayudarnos a comprender el origen de las estructuras que vemos hoy, y los procesos que fueron importantes en los inicios del universo. Estas fluctuaciones son del orden de micro-Kelvin, y se han medido en el nuevo mapa de la misión WMAP. Probablemente ya has visto su mapa del cielo de fluctuaciones de temperatura:

CMB por WMAP

Hemos discutido las características y utilidad de las fluctuaciones de temperatura del CMB hace algunos días, ver por ejemplo mis post anteriores sobre El Espectro de Potencia del CMB y los Alineamientos Anómalos en el CMB.

Una forma de extraer información de los datos es observar las funciones de correlación. Aparecen en órdenes enteros como la función de dos puntos, la de tres puntos, la de cuatro puntos etc. También hay una función de un punto pero – asumiendo una distribución de probabilidad homogénea – ya sabes: es simplemente el valor esperado. En nuestro caso sería la temperatura media. La función de dos puntos te dice algo sobre la longitud de correlación en la distribución.

La cantidad relevante que nos preocupa aquí es la función de tres puntos. (La función de tres puntos también es conocida como bi-espectro). Para calcularla, tomas tres puntos aproximadamente distintos de tu distribución, multiplicas el valor de la función (la temperatura aquí), e integras sobre combinaciones de los tres puntos. Incluso a partir de esta aproximada descripción puede observar dos cosas. La primera son varias integrales de mal aspecto que son difíciles de calcular, especialmente con grandes cantidades de datos. Lo segundo es que multiplicar pequeños números siempre da como resultado números aún menores, por lo que el resultado tiene el riesgo de caer por debajo de la incertidumbre de tu medida. Por tanto es difícil lograr este escenario observable, aunque es lo que se quiere extraer de los datos debido a que contiene información más allá del escenario de inflación más simple. Este escenario más simple predice fluctuaciones de temperatura que se ajustan con gran precisión a una distribución Gasussiana. Si fuesen Gasussianos exactamente, la función de tres puntos se desvanecería, y todas las otras correlaciones de orden alto se seguirían a partir de la función de dos puntos. Una función de tres puntos que no se desvanece sería, por tanto, y aquí vamos, una indicación de la no Gaussianidad de las fluctuaciones de temperatura, y el indicador de una nueva física.

Ha habido rumores anteriormente sobre que se han encontrado no Gaussianidades en el análisis de datos del CMB, ver por ejemplo este post sobre CMB no Gaussiano en Resonaances. En esa época escuché como media docena de charlas sobre el tema, aunque con casi toda seguridad la “señal” se desvanecería en el ruido como así hizo. Con nuestro conocimiento actual, los datos con la incertidumbre que tenemos aún son compatibles con un espectro Gaussiano. (Se tiene que tener algo de cuidado cuando se lee sobre estos límites, dado que hay varios. Esto se debe a que la función de tres puntos es casi imposible de calcular. Lo que hace la gente en lugar de esto es tomar muestras de tercetos de puntos específicos, por ejemplo, que forman triángulos equiláteros, o con ángulos obtusos, de forma que haya distintos límites dependiendo de los triángulos elegidos).

Sin embargo, lo importante es señalar que la incertidumbre en estas observaciones descenderá en el futuro cercano, con los resultados de la misión WMAP de 8 años se espera que se mejore un 20% los límites, mientras que Planck puede arrojar un factor de 4. Ahora, si fuese un indicar de no Gaussianidad sería emocionante. La cuestión es, desde luego, ¿qué física hay detrás de esto? Lo que supongo que sucederá es que todo el que tenga un modelo predirá no Gaussianidades. No me sorprendería que de pronto fuese una señal de cuerdas cósmicas, una evidencia del multiverso y también una predicción de la Cosmología Cuántica de Bucles. Ciertamente llevará un tiempo filtrar este tipo de cosas. Y, en cualquier caso, estoy segura de que es un tema del que seguirás oyendo hablar en los próximos años.


Autor: Sabine Hossenfelder
Fecha Original: 19 de julio de 2010
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio
This page is wiki editable click here to edit this page.

Like This Post? Share It

Comments (2)

  1. cuando dice que la fluctuaciones son importantes – despues de alli me perdi :(

  2. Sergio

    Siempre he tenido una duda respecto de estos análisis tan finos de rastros de temperaturas que ocurrieron hacen miles de millones de años…

    ¿Tan bien se conservan esas temperaturas? ¿No se mezclan y enturvian las señales emborronando el grano fino de la imagen? ¿No hay ningún fenómeno natural que hoy día este generando una señal electromagnética de esa misma frecuencia enturviando la vista? ¿Nada que absorva -o al menos difrante en otra dirección- la radiación en esa franja de longitudes de onda?

    O por lo menos algo que genere señal en esta misma frecuencia a partir de una similar con solo pasar unos milloncitos de años… ¿nada?

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *