Un nuevo estudio apunta a que el universo se ha vuelto más complejo a lo largo de su historia. Al mismo tiempo, la distribución de materia no encaja con lo que predicen los modelos. Por lo que es una oportunidad para entender mejor cómo se ha desarrollado la vida del cosmos hasta el presente…
El universo se ha vuelto más complejo desde su nacimiento
A lo largo de la historia del cosmos, la materia se ha visto afectada por fuerzas muy potentes, que han moldeado el universo, convirtiéndolo en una red de estructuras cada vez más complejas. Ahora, un nuevo estudio sugiere que el universo se ha vuelto más complejo a lo largo de sus 13 800 millones de años de existencia. La distribución de materia a lo largo del tiempo se ha vuelto menos «grumosa» de lo que cabría esperar. El trabajo de los investigadores ha consistido en correlacionar dos conjuntos de datos de dos encuestas astronómicas diferentes.
Así han descubierto que, en gran medida, la historia de la formación de estructuras es muy consistente con las predicciones de la relatividad de Einstein. Sin embargo, han observado una pequeña discrepancia en la cantidad de «grumosidad» esperada en épocas más recientes. Aproximadamente, en lo que se esperaría observar en los últimos 4000 millones de años. Por ello, los investigadores explican que podría ser algo interesante que analizar. Los datos proceden del último catálogo de datos (DR6) del Atacama Cosmology Telescope, así como el año 1 del proyecto DESI.
Combinar estos datos ha permitido al equipo analizar la evolución del universo por capas. Como si fuese un análisis de transparencias de antiguas fotografías cósmicas sobrepuestas a otras más recientes. Esto permite tener una perspectiva del universo desde diferentes dimensiones. Los datos del ACT cubren, aproximadamente, el 23% del firmamento y analiza la luz más antigua del cosmos. Se trata del fondo de radiación de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que se emitió cuando el universo tenía unos 380 000 años.
La evolución de la luz del fondo de radiación de microondas
El camino que ha seguido esta vieja luz, a través de la historia del cosmos, no ha sido una línea recta. Las fuerzas gravitacionales de las grandes estructuras, como los cúmulos de galaxias, han distorsionado el camino de esa radiación. No es muy diferente a la distorsión de una imagen al viajar a través de unas gafas. Este efecto se conoce como lente gravitacional y ya fue predicho por la relatividad de Einstein hace más de un siglo. De esas lentes gravitacionales se pueden realizar diferentes estimaciones, como su masa y su edad.
Los datos de DESI, por otro lado, proporcionan un registro más reciente del universo. DESI está creando un mapa de la estructura tridimensional del universo, analizando la distribución de millones de galaxias y, especialmente, las galaxias luminosas rojas. Son galaxias que actúan como marcadores cósmicos. Esto hace posible rastrear cómo se ha esparcido la materia a lo largo de miles de millones de años. Las galaxias luminosas rojas de DESI permiten entender el universo en sus épocas más recientes. Esto permite ver la distribución de galaxias en diferentes momentos.
Los propios investigadores explican que es una herramienta muy potente para ver cómo han evolucionado las estructuras desde el mapa de la radiación de fondo de microondas hasta la distribución de galaxias en el presente. Al combinar los mapas de lentes gravitacionales de la radiación de fondo de microondas y los de las galaxias luminosas rojas, el equipo ha encontrado un solapamiento muy grande entre ambos períodos (la infancia del universo y tiempos recientes). Por lo que han podido comparar, directamente, mediciones de las dos épocas.
El universo es más complejo en todos los sentidos
Es decir, han podido observar diferentes momentos de la historia del universo y analizar de qué manera se acumulaba la materia en diferentes épocas. Esto permite ver de qué manera ha cambiado la influencia gravitacional de la materia, en una escala de miles de millones de años. Al hacerlo, han visto que existe una pequeña discrepancia. La «grumosidad» (o fluctuaciones de densidad) que se esperaba observar en épocas más recientes no encajan con lo que predicen los modelos. Sigma 8 es una métrica que mide la amplitud de las fluctuaciones de la densidad de materia.
Los investigadores explican que un valor más bajo de Sigma 8 (σ8) indica que la grumosidad es inferior a lo esperado. Esto podría implicar que las estructuras del universo no han evolucionado según las predicciones que se derivan de los modelos de la infancia del cosmos. Esto sugiere que el crecimiento de esas estructuras se ha ralentizado de una manera que los modelos no pueden explicar por completo. Este ligero desacuerdo con lo esperado no es lo suficientemente grande como para sugerir que pueda existir nueva física.
No solo eso, añaden que es posible que sea producto de una mera casualidad. Si esta desviación no es una simple anécdota, entonces podría apuntar a la existencia de física no descubierta que esté influyendo en cómo se forman y evolucionan las estructuras a lo largo de la historia del universo. Una hipótesis es que la energía oscura, esa misteriosa fuerza que es responsable de la aceleración de la expansión del universo, pueda tener un impacto en la formación de estructuras más grande de lo esperado. Para responder a esto, realizarán más mediciones con una mayor precisión próximamente…
Estudio
Los estudios son:
J. Kim, N. Sailer, M. Madhavacheril et al.; «The Atacama Cosmology Telescope DR6 and DESI: structure formation over cosmic time with a measurement of the cross-correlation of CMB lensing and luminous red galaxies». Publicado en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics el 10 de diciembre de 2024. Puede consultarse en este enlace.
N. Sailer, J. Kim, M. Madhavacheril et al.; «Cosmological constraints from the cross-correlation of DESI Luminous Red Galaxies with CMB lensing from Planck PR4 and ACT DR6». Está disponible para su consulta en arXiv, en este enlace.
Referencias: Phys
