LA VISIÓN MÁS ANTIGUA DEL UNIVERSO

09.06

















Anteriormente, más de una vez, hablamos sobre el potencial de información que nos puede otorgar la radiación cósmica de fondo. A través del estudio de ella se puede encontrar la suficiente información como para dilucidar el problema sobre la formación de las estructuras del universo como, asimismo, aportar antecedentes importantes como para llegar a establecer en que tipo de universo cohabitamos (abierto-cerrado).

A ninguno de los físicos les cabe duda de que el potencial de información que pueden brindar los estudios de la radiación cósmica es muy grande, si se logra conseguir la precisión requerida de las mediciones. No obstante lo anterior, sin embargo, y utilizando las expresiones que relacionan el factor de escala al desplazamiento espectral z, se puede calcular el ángulo que subtiende hoy en el cielo un volumen dado de materia con z = 1000. Mediante la evolución de la densidad, se puede calcular la masa contenida en dicho volumen. Una cantidad de materia suficiente para formar más tarde una galaxia (1011 M0), y que ocupaba en esa época un covolumen que habría abarcado un ángulo de 30 W segundos (entre 3 y 30 segundos si W = 0,1 ó 1). Un cúmulo de galaxias habría ocupado 5 W minutos (entre 0,5 y 5 minutos). Fluctuaciones a esta escala nos informarían del modo de formación de las galaxias y de los cúmulos.

El horizonte en el momento del desacoplamiento traza un ángulo de 2 W1/2 grados en nuestra esfera celeste (entre 0,6 y 2 grados). Mediciones recientes han demostrado inhomogeneidades a la escala de esta dimensión. Pero, más allá de este ángulo, las fluctuaciones primordiales no habrán sido borradas por el desacoplamiento. La detección del satélite COBE de espacios inhomogéneos de dimensión angular superior a 10 grados demuestra la existencia de dominios mucho mayores que el horizonte y plantea un «problema de horizontes».

Sí, bien es cierto, que fue el satélite COBE el que detectó la primera anisotropía de la radiación cósmica de fondo; sin embargo, solamente éstas abarcaban grandes regiones de la esfera celeste, que correspondían a ángulos de una decena de grados (comparables a la Osa Mayor), lo que implica que este valioso instrumento no está en condiciones de explorar zonas más restringidas. Son varios los instrumentos que lo han coadyuvado en tierra. En efecto, después de haber confirmado los datos del COBE, se emprendió una exploración más fina de la bóveda celeste. Se detectaron diferencias de temperatura entre regiones separadas por alrededor de un grado (un poco más que el diámetro de la Luna). Este resultado posee una gran importancia cosmológica: la anisotermia parece más acentuada que en los ángulos más grandes.

¿Cuál es la cantidad de materia contenida en una región que abarca un grado sobre la esfera celeste, en la época de la emisión de la radiación cósmica. Respuesta: aproximadamente el equivalente de un supercúmulo de galaxias. ;Y por qué esta zona del cielo es más cálida que su vecindario. La interpretación más simple sería la siguiente: esta masa ya inició su condensación. ¡Una gran estructura cósmica, repartida hoy sobre más de cien millones de años luz, está naciendo ante nuestros ojos!

Esta acentuación de las diferencias de temperatura en los pequeños ángulos nos interesa rnuchísimo. Su configuración precisa contiene potencialmente numerosas informaciones. Depende, entre otras cosas, de la densidad total del cosmos, del valor de la constante cosmológica y de la cantidad de ondas gravitacionales en el universo. En otras palabras, el espectro angular de la anisotropía de la radiación cósmica de fondo comporta información medular sobre la formación del universo y sus actuales estructuras cósmicas. Estamos hablando de un espectro angular cuyo estudio nos permite diagramar las variaciones de g de la temperatura de un extremo a otro del cielo con respecto a la frecuencia angular ell (variable angular x). Lo anterior significa que si ell = 10, implica diez ciclos de fluctuaciones de temperatura alrededor de la totalidad del cielo, mientras que si ell = 100, ello significa cien variaciones térmicas de la radiación cósmica expandida por todo el espacio.

Las imágenes de arriba muestran un mapa de todo el cielo, pero con sólo ell = 2 a la izquierda, y ell = 16 a la derecha.

Existen, en la actualidad, varios grupos de investigadores que intentan precisar las mediciones que otorga el espectro de la radiación cósmica de fondo, esperando, con ello, encontrar respuestas a tantísimas incógnitas que nos ofrece la naturaleza del universo. Los avances que se han logrado, no son muchos, pero sí importantes. En el gráfico de abajo, podemos comparar los resultados que se obtuvieron con el COBE, en abril del año 1992, con respecto a los que han logrado afinar grupos como el BOOMERANG, en abril del 2000. Pero en él, también se compilan referencias a partir de unos veinticinco distintos experimentos.

El gráfico de arriba tiene una apariencia algo confusa, debido a las limitaciones que han tenido los diferentes grupos de investigadores que han venido trabajando a escalas angulares pequeñas. Sin embargo, si compatibilizamos y promediamos las distintas mediciones, se consigue un resultado, si bien parcial, no obstante compatible con el modelo estándar en un escenario inflacionario, como se puede apreciar en el gráfico insertado a continuación.

La curva roja, corresponde a la interpretación hecha por Tegmark y Zaldarriaga's del primer gráfico sobre los resultados del BOOMERANG, en que H0 = 100h = 52 km./s Mpc, con una densidad bariónica WB h2 =0,03, densidad WCDM h2 = 0,19, y Wl .Estos ajustes, fueron realizado usando un índice de poder espectral de n = 0,95.
Por otra parte, las bandas amarillas de los gráficos corresponden a los ruidos previstos para ser captados por la misión MAP, cuyo satélite está previsto para ser lanzado al espacio el año 2001. Se tiene proyectado que el satélite de la MAP rastree la totalidad del cielo tras la medición de posibles anisotropías que pudiera presentar la RCF, dentro de un rango de frecuencia angular ell ‹ 400, despejando definitivamente las imprecisiones entre ell = 20 y ell = 100 de los antecedentes actuales. Para las frecuencias angulares desde ell = ‹ 100 a ‹ 250, ya existen una importante cantidad de datos obtenidos por globos enviados desde la superficie de la Tierra, pero el MAP proveerá de mediciones más finas. Paralelamente, la misión también tendrá como objetivo precisar las mediciones de la constante cosmológica, cuestión que ha venido siendo sugerida debido a las últimas observaciones de distantes supernovas. Si bien, la banda amarilla no alcanza para que el radiómetro del MAP capte ruidos entre frecuencias angulares de ell ‹ 400 y ell ‹ 1000, sí se tiene previsto que lo pueda hacer la misión europea Planck, cuyo satélite está programado para ser lanzado el año 2007.

Es obvio que las razones del interés por determinar las diferencias de temperatura en los pequeños ángulos queda más que manifestadas por los que hemos tratado precedentemente de describir. El estudio fino de las anisotropías de la radiación cósmica de fondo promete ser de una gran riqueza cosmológica.







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