Radiación de fondo de microondas

La primera luz alumbra el mapa de la materia oscura

Los miembros del consorcio ACT han utilizado la luz de fondo del CMB para crear un nuevo mapa de distribución de la materia oscura que cubre una cuarta parte del cielo

En la década de 1960, los astrónomos comenzaron a notar un fondo de microondas omnipresente visible en todas las direcciones.

Conocido desde entonces como Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la existencia de esta radiación reliquia confirmó la teoría del Big Bang, que postula que toda la materia se condensó en un solo punto de densidad infinita y calor extremo que comenzó a expandirse hace 13.800 millones de años.

Al medir el desplazamiento al rojo del CMB y compararlo con las mediciones de distancia locales (usando estrellas variables y supernovas), los astrónomos han tratado de medir la velocidad a la que se expande el Universo.

Casi al mismo tiempo, los científicos observaron que las curvas de rotación de las galaxias eran mucho más altas de lo que sugería su masa visible.

Esto significaba que la Teoría General de la Relatividad de Einstein estaba equivocada o que el Universo estaba lleno de una masa misteriosa e invisible.

El consorcio ACT

En una nueva serie de documentos, los miembros del consorcio del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) han utilizado la luz de fondo del CMB para crear un nuevo mapa de distribución de la Materia Oscura que cubre una cuarta parte del cielo y se extiende profundamente en el cosmos.

Este mapa confirma la Relatividad General y sus predicciones sobre cómo la masa altera la curvatura del espacio-tiempo.

El ACT es un consorcio internacional de más de 160 científicos de los EE. UU., el Reino Unido, Canadá, Francia, Alemania, Italia, Chile, Suiza, Japón, Sudáfrica y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Su objetivo es proporcionar mediciones mejoradas de los parámetros que describen el Universo primitivo al monitorear la luz que emergió durante el «Amanecer Cósmico» (cuando el Universo tenía solo 380,000 años), que es visible hoy como CMB.

Al comparar esto con las mediciones del Universo local, los astrónomos y cosmólogos esperan aprender más sobre cómo evolucionó el Universo.

Una materia ilusoria

Según el modelo cosmológico predominante, el modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM), la materia oscura representa el 85% de la masa del cosmos.

Desafortunadamente, la materia oscura no interactúa con la materia normal («luminosa») a través de fuerzas electrodébiles o nucleares fuertes, solo la gravedad (la más débil de las fuerzas fundamentales).

Para rastrear esta materia ilusoria e «invisible», el consorcio ACT utiliza el Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT), un telescopio de ondas milimétricas de seis metros (~20 pies) hecho a la medida ubicado en el Observatorio Llano de Chajnantor en el norte de Chile.

Como describen en sus tres nuevos artículos programados para su publicación en The Astrophysical Journal, el equipo se basó en datos del Data Release 6 (DR6) de ACT, que consistió en cinco temporadas de observaciones de polarización y temperatura del CMB.

Estas lecturas de luz se usaron esencialmente para «retroiluminar» toda la materia entre la actualidad y el Big Bang (hace unos 13.800 millones de años). Dijo Suzanne Staggs, profesora de física Henry DeWolf Smyth en la Universidad de Princeton y directora de ACT:

“Es un poco como siluetear, pero en lugar de solo tener negro en la silueta, tienes textura y bultos de materia oscura, como si la luz atravesara una cortina de tela que tuviera muchos nudos y protuberancias.

La radiación cósmica de fondo

La famosa imagen CMB azul y amarilla es una instantánea de cómo era el Universo en una sola época, hace unos 13 mil millones de años, y ahora nos brinda información sobre todas las épocas desde entonces”.

Imagen del fondo cósmico de microondas: La temperatura promedio es de sólo 2,73 kelvin (2,73 grados Celsius por encima del cero absoluto), y las diferencias de temperatura representadas aquí abarcan apenas millonésimas de grado. El rojo representa los puntos más calientes, mientras que el azul revela los puntos más fríos.
Imagen del fondo cósmico de microondas: La temperatura promedio es de solo 2,73 kelvin (2,73 grados Celsius por encima del cero absoluto), y las diferencias de temperatura representadas aquí abarcan apenas millonésimas de grado. El rojo representa los puntos más calientes, mientras que el azul revela los puntos más fríos.

La imagen a la que se alude aquí es la famosa imagen de cielo completo basada en datos recopilados por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) entre 2001 y 2003.

Esta misión, que permaneció en funcionamiento hasta 2010, se basó en el trabajo anterior del Cosmic Background Explorer. (COBE), que recopiló datos sobre el CMB de 1989 a 1993.

Luego vino el satélite Planck de la ESA, que midió el CMB de 2009 a 2013 para mapear pequeñas fluctuaciones de temperatura.

Un paso más allá

Los mapas cada vez más precisos han proporcionado información sobre la evolución del cosmos al mostrar cuáles eran sus condiciones iniciales.

Pero este último mapa ha llevado esa investigación un paso más allá, al emplearlo para medir cómo ha evolucionado la estructura de la materia desde entonces, el 85% de la cual es materia oscura.

Para visualizar la presencia y distribución de esta misteriosa materia, el equipo de investigación examinó cómo su gravedad afectaba la curvatura del espacio-tiempo entre el CMB y la Tierra.

Esto mostró efectivamente cómo grandes acumulaciones de masa (tanto visibles como invisibles) alteraron el camino que siguió su luz mientras viajaba durante miles de millones de años luz (y miles de millones de años) para llegar a nosotros.

Fuente: The First Light in the Universe Helps Build a Dark Matter Map

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