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Artículo publicado por Ron Cowen el 20 de septiembre de 2013 en Nature News

Las anomalías en una antigua radiación podrían contradecir las pruebas encontradas ae nivel del cosmos.

Vivimos en un universo asimétrico: esta es una lección que los cosmólogos has aprendido examinando la estructura detallada de la radiación dejada por el Big Bang. Ahora, dos cosmólogos demuestran que los datos son consistentes con un universo que está ligeramente curvado, de forma similar a una silla de montar. De ser correcto su modelo, daría un vuelvo a la vieja creencia de que el universo es plano.

Planck Cosmic Microwave Background

CMB por Planck Crédito: ESA


A gran escala, las medidas de precisión del fondo de microondas cósmico (CMB) por parte de la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) de NASA proporcionaron las primeras pruebas de asimetría en 2004. Algunos expertos se preguntaron si el hallazgo era un error sistemático que se corregiría cuando el sucesor de la sonda de la NASA, la nave Planck de la Agencia Espacial Europea, cartografiase de nuevo el CMB con una mayor precisión. Pero los resultados de Planck, anunciados a principios de año, confirmaron la anomalía.

Para explicar estos resultados, Andrew Liddle y Marina Cortês, ambos de la Universidad de Edimburgo, en el Reino Unido, han propuesto un nuevo modelo de inflación cósmica – un hipotético periodo de expansión rápida justo tras el Big Bang, en el cual, el universo, creció muchos órdenes de magnitud en una pequeña fracción de segundo.

La teoría de la inflación más simple mantiene que el universo es plano, y que la expansión está dirigida por un único campo cuántico, conocido como inflatón. En este modelo, el inflatón tiene dos papeles: dispara la hiperexpansión del universo, y genera las minúsculas fluctuaciones de densidad que al agrandarse de convirtieron en las semillas de las galaxias.

Pero esta versión de la inflación no puede explicar la asimetría del universo, excepto como una casualidad estadística – similar, por ejemplo, al lanzamiento de una moneda que resulta salir cara muchas más veces que cruz a lo largo de 1000 lanzamientos. Si las anomalías en el CMB no son casualidades, podrían ofrecer una ventana sin precedentes a la estructura detallada de los inicios del universo, dice Liddle.

En su artículo, publicado esta semana en la revista Physical Review Letters1, Liddle y Cortês trabajan con la inflación. Como muchos teóricos antes que ellos, invocan a un segundo campo cuántico — el curvatón — para fijar las fluctuaciones de densidad primordial en el joven universo, restringiendo el inflatón a dirigir la era de hiperexpansión.

Los investigadores demuestran que el campo curvatón generaría las fluctuaciones de densidad asimétricas que se habrían observado si el espacio tuviese una ligera curvatura negativa a gran escala. Esto significa que, si pudiesen dibujarse grandes triángulos en el espacio, sus ángulos internos sumarían menos de 180 grados. (En un universo plano, los ángulos sumarían exactamente 180 grados, y en uno con curvatura positiva, sumarían más de 180 grados).

El trabajo de los autores es el primero en explicar la asimetría a partir de principios básicos, dice Adrienne Erickcek, teórico de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, que no fue parte del estudio.

En el escenario de Liddle y Cortês, la asimetría del CMB derivaría de una falta de uniformidad en el universo a gran escala que está codificada en el campo curvatón. En 2008, Erickcek y sus colegas propusieron un mecanismo similar2. Este modelo, sin embargo, nono invocaba un universo con curvatura negativa.

Aunque numerosas observaciones indican que el cosmos es plano, las desviaciones en los datos del CMB predichos por el último modelo – que los autores reconocen que aún es especulativo — podrían ser lo bastante pequeñas como para encajar en los límites impuestos por las medidas realizadas con el satélite Planck, dice Liddle. Futuros experimentos, con medidas más precisas, podrían determinar quién tiene razón.

Referencias

Nature doi:10.1038/nature.2013.13776

1.- Liddle, A. R. & Cortês, M. Phys. Rev. Lett. 111, 111302 (2013).
2.- Erickcek, A. L., Kamionkowski, M. & Carroll, S. M. Phys. Rev. D 78, 123520 (2008).

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