Liberan el mapa más preciso del universo temprano

Una investigación dirigida por las universidades de Princeton y Pensilvania y con la colaboración del Atacama Cosmology Telescope (ACT) ha capturado las imágenes más claras hasta la fecha de la infancia del Universo, la época cósmica más temprana hasta ahora accesible a los seres humanos.

Estas nuevas imágenes, revelan el Universo cuando tenía unos 380.000 años de edad, lo que equivale a “una fotografía de bebé” de un cosmos que hoy se encuentra en su etapa de mediana edad.

Estas imágenes se producen en la radiación de fondo cósmico, conocida como “fondo cósmico de microondas” (CMB). Los expertos del estudio aseguran que se están visualizando el estado del universo mucho tiempo antes que se formaran las primeras estrellas y galaxias. El mapa producido contiene también información sobre la polarización de la radiación, la cual revela información única sobre el movimiento del plasma de hidrógeno y helio que rellenaba en ese entonces el universo.

Crédito: CATA

En Chile, Ronaldo Dunner, Investigador Asociado del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) y académico de la Pontificia Universidad Católica es parte del equipo de investigación desde sus inicios, y ha resaltado la posición de nuestro país en este descubrimiento.

“El estudio del CMB ha revolucionado nuestra comprensión del Universo, permitiendo a la humanidad responder preguntas muy profundas sobre nuestra existencia, tales como ‘¿Cuándo empezó todo? ¿Cómo se formó el Universo? ¿Cuál es el origen de las galaxias, estrellas, planetas y de nosotros mismos?’ Que parte importante de estas observaciones se hayan logrado desde nuestro país, nos ubica en el centro de uno de los mayores avances alcanzados por la sociedad moderna, teniendo a chilenos como protagonistas de estos grandes logros”, destacó.

Estos mapas proveen la distribución y dinámica inicial de la materia del universo en expansión, proveyendo las condiciones iniciales para la formación de las estructuras que serían moldeadas por la gravedad, tales como estrellas, galaxias, y la distribución de éstas por el cosmos.

Dentro de los datos más relevantes, investigadores del estudio afirman que los nuevos resultados confirman la edad del Universo, estimada en 13.800 millones de años, con una incertidumbre de sólo el 0,1%. A la vez que el ACT ha permitido observar el Universo cuando apenas tenía 380.000 años de edad. Otro hallazgo relevante es la confirmación de un modelo simple del Universo y han descartado la mayoría de las alternativas en competencia. Lo que influirá para futuros estudios y nuevos focos de investigación.

“El modelo cosmológico estándar se destaca por su capacidad de explicar una amplia variedad de datos observacionales con un número sorprendentemente reducido de parámetros”, explica Dunner.

“Con solo seis parámetros principales y algunos secundarios, logra describir de manera coherente el fondo cósmico de microondas (CMB), la distribución y abundancia de galaxias y la tasa de expansión del Universo. Esta capacidad predictiva lo convierte en una teoría sumamente sólida, dejando pocas alternativas capaces de reproducir los datos con la misma precisión”, comenta Rolando Dunner.

Sin embargo, el investigador señala que aún existen variaciones del modelo que no han sido descartadas por completo y que podrían ofrecer pistas clave para completar la teoría.

“Hoy en día, persiste un vacío en la física fundamental que impide la unificación de la relatividad general y la mecánica cuántica. Se espera que estas pequeñas desviaciones del modelo estándar puedan ofrecer indicios sobre el camino hacia una teoría unificada”, concluye.

El próximo paso y sucesor del ACT

Hasta el momento, los últimos resultados del ACT representan la mejor medición del fondo cósmico de microondas (CMB), especialmente en polarización.

Sin embargo, Dunner afirma que “aún queda mucho por avanzar en este campo. Gracias a nuevos avances tecnológicos, es posible mejorar significativamente estas mediciones y alcanzar niveles de precisión aún mayores, lo que permitiría poner a prueba teorías que podrían estar ocultas en los datos. Estas mediciones más detalladas nos ayudarán a comprender mejor la evolución del Universo y la física fundamental que lo rige”.

Entre estas teorías se encuentra la inflación cósmica, que postula que el Universo experimentó una fase de expansión acelerada en sus primeros instantes, estableciendo las condiciones iniciales observadas en el CMB. Otra teoría interesante es la birrefringencia cósmica, que sugiere que el propio espacio podría afectar la polarización de la luz que lo atraviesa.

“Nuestro objetivo es diseñar y construir un calibrador artificial que permita alcanzar el nivel de precisión necesario para medir este efecto con mayor exactitud. La detección de la birrefringencia cósmica podría abrir la puerta a nuevas teorías que vayan más allá del modelo cosmológico estándar”, destacó Dunner.

En esta línea, el académico UC destaca el trabajo realizado por el Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), posicionándolo como un actor clave en el proyecto ACT desde el año 2010, incluyendo el trabajo experimental en terreno, caracterización y calibración del telescopio, reducción y análisis de datos crudos, así como la producción y estudio de mapas del CMB. Siendo fundamental también en la interpretación científica de estos datos, contribuyendo a decenas de publicaciones dentro de la colaboración con el telescopio.

Actualmente, el CATA ha expandido su participación en experimentos dedicados a la medición del CMB desde Chile, colaborando con el Simons Observatory, sucesor de ACT. Este nuevo experimento, que inició sus observaciones el año pasado, busca convertirse en un nuevo referente en este campo, consolidando a Chile como un centro clave para la cosmología observacional.