Puede que el Universo se haya vuelto más "desordenado y complicado"

El universo se ha vuelto "más desordenado y complicado" a lo largo de sus 13.800 millones de años, o más bien, la distribución de la materia en su historia es menos "grumosa" de lo que cabría esperar.

Es lo que sugiere una nueva investigación dirigida por los cosmólogos Joshua Kim y Mathew Madhavacheril en la Universidad de Pensilvania y sus colaboradores en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

"Nuestro trabajo correlacionó de forma cruzada dos tipos de conjuntos de datos de estudios complementarios, pero muy distintos", dice Madhavacheril en un comunicado, "y lo que descubrimos fue que, en su mayor parte, la historia de la formación de estructuras es notablemente coherente con las predicciones de la gravedad de Einstein. Vimos un indicio de una pequeña discrepancia en la cantidad de grumos esperada en épocas recientes, hace unos cuatro mil millones de años, que podría ser interesante investigar".

Los datos, que se publicaron en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y en el servidor de preimpresión arXiv, provienen de la publicación de datos finales (DR6) del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) y del del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI).

Madhavacheril dice que combinar estos datos permitió al equipo superponer el tiempo cósmico de una manera que se asemeja a apilar transparencias de fotografías cósmicas antiguas sobre otras recientes, lo que brinda una perspectiva multidimensional del cosmos.

"ACT, que cubre aproximadamente el 23% del cielo, pinta una imagen de la infancia del universo utilizando una luz distante y tenue que ha estado viajando desde el Big Bang", dice el primer autor del artículo Joshua Kim, un investigador de posgrado en el Grupo Madhavacheril.

LA IMAGEN DEL BEBÉ DEL UNIVERSO

"Formalmente, esta luz se llama Fondo Cósmico de Microondas (CMB), pero a veces simplemente la llamamos la imagen del bebé del universo porque es una instantánea de cuando tenía alrededor de 380.000 años".

El camino de esta antigua luz a lo largo del tiempo evolutivo, o a medida que el universo ha envejecido, no ha sido recto, explica Kim. Las fuerzas gravitacionales de estructuras grandes, densas y pesadas como los cúmulos de galaxias en el cosmos han estado deformando el CMB, de manera similar a cómo se distorsiona una imagen al pasar por un par de anteojos.

Este "efecto de lente gravitacional", que fue predicho por primera vez por Einstein hace más de 100 años, es la forma en que los cosmólogos hacen inferencias sobre sus propiedades como la distribución de la materia y la edad.

Los datos de DESI, por otro lado, proporcionan un registro más reciente del cosmos. Con sede en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y operado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, DESI está cartografiando la estructura tridimensional del universo mediante el estudio de la distribución de millones de galaxias, en particular las galaxias rojas luminosas (LRG). Estas galaxias actúan como puntos de referencia cósmicos, lo que permite a los científicos rastrear cómo se ha extendido la materia a lo largo de miles de millones de años.

"Las LRG de DESI son como una imagen más reciente del universo, que nos muestra cómo se distribuyen las galaxias a diferentes distancias", dice Kim, comparando los datos con la foto del anuario del instituto. "Es una forma poderosa de ver cómo han evolucionado las estructuras desde el mapa del CMB hasta donde se encuentran las galaxias hoy en día".

Al combinar los mapas de lentes de los datos del CMB de ACT con los LRG de DESI, el equipo creó una superposición sin precedentes entre la historia cósmica antigua y reciente, lo que les permitió comparar directamente las mediciones del universo temprano y tardío.

"Este proceso es como una tomografía computarizada cósmica", dice Madhavacheril, "donde podemos mirar a través de diferentes partes de la historia cósmica y rastrear cómo se aglutinó la materia en diferentes épocas. Nos da una mirada directa a cómo la influencia gravitatoria de la materia cambió a lo largo de miles de millones de años".

Al hacerlo, notaron una pequeña discrepancia: la aglutinación, o fluctuaciones de densidad, esperadas en épocas posteriores no coincidían del todo con las predicciones.

Kim afirma que Sigma 8 (s8), una métrica que mide la amplitud de las fluctuaciones de la densidad de la materia, es un factor clave, y que los valores más bajos de s8 indican una menor aglomeración de lo esperado, lo que podría significar que las estructuras cósmicas no han evolucionado según las predicciones de los modelos del universo primitivo y sugieren que el crecimiento estructural del universo puede haberse ralentizado de maneras que los modelos actuales no explican por completo.

Este ligero desacuerdo con las expectativas, explica, "no es lo suficientemente fuerte como para sugerir una nueva física de manera concluyente; todavía es posible que esta desviación sea puramente casual".

FÍSICA NO EXPLICADA

Si, en efecto, la desviación no es casual, podría haber alguna física no explicada que modere la forma en que se forman y evolucionan las estructuras a lo largo del tiempo cósmico. Una hipótesis es que la energía oscura (la misteriosa fuerza que se cree que impulsa la expansión acelerada del universo) podría estar influyendo en la formación de la estructura cósmica más de lo que se creía anteriormente.

En el futuro, el equipo trabajará con telescopios más potentes, como el próximo Observatorio Simons, que refinará estas mediciones con mayor precisión, permitiendo una visión más clara de las estructuras cósmicas.