(reportaje) ¿qué se esconde tras las anomalías detectadas por el telescopio planck?

La nueva imagen del universo captada por el satélite Planck, lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA) presenta características inesperadas que desafían el modelo estándar de expansión cósmica aceptado hasta ahora. “Nos presenta un modelo más heterogéneo de lo que se esperaba”, admite a Servimedia el investigador del Programa Planck Xavier Dupac, quien añade: “No sabemos aún qué puede significar; puede sugerir que el modelo estándar de inflación no es totalmente válido”.
Los resultados de las observaciones del telescopio espacial Planck, que se hicieron públicos el pasado 21 de marzo en París revelaron algunas anomalías que el modelo cosmológico aceptado hasta ahora no puede explicar totalmente. “Hasta ahora, la teoría cosmológica estándar se ajusta en un 99 por ciento a los datos que hemos recogido en Planck y en otras misiones”, asegura Xavier Dupac. Pero lo más interesante radica en ese uno por ciento restante, en esas inesperadas anomalías. ¿En qué consisten esos sorprendentes hallazgos?
En primer lugar, las fluctuaciones de temperatura en grandes escalas angulares no coinciden con las vaticinadas en el modelo estándar. Además, se ha constatado la existencia de una asimetría en la media de las temperaturas entre el hemisferio norte de la bóveda celeste y el hemisferio sur, algo que va en contra de las predicciones teóricas.
Por último, se ha observado una mancha, que corresponde a una zona de bajas temperaturas, más grande de lo que se pensaba. ¿Qué puede significar todo esto? Antes de continuar, detengámonos para recordar qué es lo que observa el satélite Planck exactamente y en qué consiste el modelo estándar.
LA LUZ MÁS ANTIGUA
Situado a un millón y medio de kilómetros de la Tierra, el satélite Planck es capaz de crear un mapa de alta definición de la bóveda celeste con una precisión nunca vista. Su potente telescopio puede fotografiar con nitidez una parte de la Vía Láctea y grandes estructuras como la nebulosa de Orión, las nubes de Magallanes, la constelación de Perseus, así como otras galaxias cercanas como por ejemplo Andrómeda.
Pero su atención se centra principalmente en rastrear el rojizo telón de fondo de la escena, lo que se ha dado en llamar fondo cósmico de microondas. Es allí donde reside la información más valiosa para comprender los orígenes y el desarrollo del universo.
“El fondo cósmico de microondas es la luz más antigua que podemos ver y en ella podemos apreciar las consecuencias de sucesos muy primitivos, por ejemplo, la inflación que tuvo lugar una fracción de segundo después del gran estallido”, explica Xavier Dupac.
Con la información que nos proporciona, es posible obtener una fotografía del universo primitivo, cuando solo tenía 380.000 años, apenas un bebé si tenemos en cuenta que la última estimación que se ha hecho la edad del cosmos la sitúa en unos 13.810 millones de años.
“Antes de estos 380.000 años", continúa Dupac, "el universo no era transparente. La luz (fotones) no podía escaparse, estaba mezclada con la materia (protones y neutrones) porque el universo era tan denso como una bola de fuego”. Cuando esa especie de sopa densa y ardiente se enfrió, los fotones de liberaron e iniciaron su viaje hasta los confines del universo. En la radiación de fondo, se encuentran esos mismos fotones, con la única diferencia de que se han vuelto más fríos, es decir, menos energéticos, pero siguen ofreciendo una información valiosísima, como si fueran fósiles de ese universo primitivo.
El fondo cósmico de microondas no es uniforme sino que presenta pequeñas variaciones (llamadas anisotropías), debido a que la temperatura del universo primitivo no era exactamente homogénea. Esas anisotropías indican ligerísimas variaciones de densidad. Con esta información, se elabora una especie de fotografía del universo tal y como era 380.000 años después del big bang. Las zonas de mayor temperatura y energía se colorean de rojo y las de temperatura más baja, de azul.
EL MODELO ESTÁNDAR
El modelo estándar, aceptado por la mayoría de los cosmólogos, está basado en la teoría de la inflación cósmica, que Alan Guth enunció en 1981 para responder a algunos de los problemas que planteaba la teoría del big bang, la explosión inicial que dio origen a la expansión del universo. Dicha teoría no podía explicar, por ejemplo, por qué la expansión del universo continúa acelerándose, cuando lo normal, tras una explosión, es que la fuerza con la que las partículas se disgregan vaya disminuyendo.
La inflación cósmica, en cambio, acelera esta expansión e induce el distanciamiento cada vez más rápido entre unos objetos y otros. La inflación explica además por qué el universo se expande de manera homogénea. De hecho, si hubiera que calificar con una sola palabra el universo descrito en el modelo estándar, esta palabra sería: “homogéneo” o, si se prefiere, “uniforme”. Sin embargo, las últimas observaciones de Planck revelan ahora que el cosmos no es tan homogéneo como se pensaba.
Así lo explica Dupac: “La última imagen que tenemos de Planck nos presenta un modelo más heterogéneo de lo que se esperaba, teniendo en cuenta el proceso de inflación. Hay unos puntos en la curva que se sitúan un poco fuera del modelo. No sabemos aún qué puede significar; puede sugerir que el modelo estándar de inflación no es totalmente válido. De momento, no se puede concluir mucho, lo que sí se puede hacer es investigar, pensar y dejar a los teóricos que diseñen nuevos modelos”.
Dupac también comenta la misteriosa mancha azul de gran tamaño que puede observarse en la parte inferior derecha de esta última imagen elaborada por Planck: “Esto es curioso, es una zona que está muy azul en el mapa y es más grande, se sale de la estadística normal de estas fluctuaciones. Hay gente que ha hecho especulaciones que apuntan a que podría ser otra señal de algo que no entendemos con el modelo estándar”.
¿UNA NUEVA FÍSICA?
Por otra parte, las observaciones de Planck han servido para afinar más las estimaciones sobre la edad del universo y su composición. Según los últimos datos, el universo tendría 13.810 millones de años y estaría compuesto por materia visible en un 4,9 por ciento; materia oscura, en un 26,8 por ciento y energía oscura, en un 68,3 por ciento.
La materia visible o corriente es la que encontramos en las estrellas, los planetas, las nubes de gas, el polvo cósmico, los asteroides, etcétera. Todo lo demás es materia y energía oscuras. Se denominan oscuras porque no se pueden ver y porque su composición sigue siendo un verdadero misterio para los científicos. Dupac lo certifica: “La materia y la energía oscuras son realmente puertas abiertas a nueva física, porque no sabemos cuáles son sus constituyentes físicos. Sabemos que existen porque vemos sus consecuencias en la cosmología, especialmente en el fondo cósmico, pero no sabemos exactamente qué física hay detrás de la materia oscura y de la energía oscura”.
En el futuro, Planck podría ayudar a esclarecer este y otros misterios. Y, aunque pueda parecer ciencia-ficción, la información que seguirá proporcionando el satélite de la ESA también podría servir para confirmar o refutar algunas teorías acerca de si hubo algo anterior al big bang o no, o sobre si existe un único universo o un multiuniverso.
En este sentido, Dupac indica que “los datos de polarización de las fluctuaciones del fondo cósmico pueden aportar mucha información. Si somos capaces de medir con mucha precisión esta polarización, podremos detectar alguna firma del big bang y ciertamente podríamos empezar a hacer una discriminación entre estas teorías”. El investigador reconoce que, de momento, la misión Planck no tiene este resultado, pero adelanta que el año que viene podría haber alguna novedad al respecto.