Nuevo método para medir la temperatura del fondo cósmico de microondas
El Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es la radiación electromagnética residual de la primera época cosmológica, es decir, el Big Bang. Da una visión general de la universo primitivo.
En las últimas dos décadas, las mediciones de la temperatura del fondo cósmico de microondas han proporcionado información sobre la naturaleza del universo. La información detallada sobre la composición y evolución del Universo está codificada en la anisotropía de temperatura y polarización del CMB.
El modelo cosmológico anterior supone que el Universo se ha enfriado desde Big Bang – y sigue haciéndolo. El modelo también describe cómo debería desarrollarse el proceso de enfriamiento, pero hasta ahora solo se ha confirmado directamente para tiempos cósmicos relativamente recientes.
Un grupo internacional de astrofísicos ha descubierto un nuevo método para estimar la temperatura del fondo cósmico de microondas. Esta es la primera vez que se mide la temperatura de la radiación de fondo cósmico de microondas en un momento tan temprano en el Universo.
El descubrimiento no solo marca una etapa muy temprana en el desarrollo de la temperatura de fondo cósmica, sino que también podría tener implicaciones para el enigmático energía oscura.
Utilizando el observatorio NOEMA en los Alpes franceses, el radiotelescopio más potente del hemisferio norte, los científicos observaron una galaxia HFLS3 masiva. La galaxia se encuentra a una distancia correspondiente a solo 880 millones de años después del Big Bang. Descubrieron una pantalla de gas de agua fría que proyecta una sombra sobre la radiación de fondo cósmico de microondas.
La sombra es el resultado de la absorción de la radiación de microondas más cálida por parte del agua más fría en su camino hacia la Tierra, y su oscuridad revela la diferencia de temperatura. Dado que la temperatura del agua se puede determinar a partir de otras propiedades observadas del estallido estelar, la diferencia indica la temperatura de la radiación relicta del Big Bang.
El autor principal, el profesor Dominik Riechers del Instituto de Astrofísica de la Universidad de Colonia, dijo: “Además de la evidencia de enfriamiento, este descubrimiento también nos muestra que el Universo primitivo tenía características físicas muy específicas que ya no existen en la actualidad. Bastante temprano, alrededor de 1.500 millones de años después del Big Bang, el fondo cósmico de microondas ya era demasiado frío para que este efecto fuera observable. Por lo tanto, tenemos una ventana de observación única que se abre a un muy joven universo Sólo.»
«En otras palabras, si hoy existiera una galaxia con propiedades idénticas a las de HFLS3, la sombra del agua no sería observable porque el contraste de temperatura requerido ya no existiría».
El coautor Dr. Axel Weiss del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn dijo: «Este hito no solo confirma la tendencia de enfriamiento esperada durante un tiempo mucho antes de que fuera posible medir algo, sino que también podría tener implicaciones directas para la naturaleza de la esquiva energía oscura».
“Con base en este experimento, las propiedades de la energía oscura siguen siendo por ahora consistentes con las de la ‘constante cosmológica’ de Einstein. Es decir, un universo en expansión en el que la densidad de energía oscura no cambia.
Richers dijo, «Después de haber descubierto una nube de agua tan fría en una galaxia estrellada al comienzo del Universo, el equipo ahora se está preparando para encontrar muchas más en el cielo. Su objetivo es mapear el enfriamiento del eco del Big Bang durante los primeros 1.500 millones de años de historia cósmica. Esta nueva técnica proporciona nueva información importante sobre la evolución del Universo que es muy difícil de restringir de otro modo en tiempos tan tempranos.
Coautor y científico del proyecto NOEMA Dr. Roberto Neri señalado, “Nuestro equipo ya está siguiendo esto con NOEMA al estudiar el entorno de otras galaxias. «Con las mejoras esperadas en la precisión de los estudios de muestras de nubes de agua más grandes, queda por ver si nuestra comprensión de referencia actual del Universo en expansión se mantiene».
Referencia de la revista:
- Riechers, DA, Weiss, A., Walter, F. et al. Temperatura de fondo de microondas a 6,34 corrimiento al rojo de la absorción de H2O. Naturaleza, DOI 2022: 10.1038/s41586-021-04294-5
