En uno de los lugares más inhóspitos de la Tierra se encuentra una máquina diseñada para mirar hacia los momentos más antiguos del universo. El South Pole Telescope, instalado en la estación Amundsen-Scott de la Antártida, acaba de proporcionar los datos necesarios para construir uno de los mapas más precisos realizados hasta ahora de la distribución de la materia cósmica.

El trabajo fue desarrollado por científicos de unas 30 instituciones utilizando observaciones realizadas en 2019 y 2020 con la cámara SPT-3G. El instrumento estudió una región de aproximadamente 1.500 grados cuadrados del cielo y consiguió la medición con mayor relación señal-ruido por modo realizada hasta ahora mediante este método.

La luz del Big Bang funciona como una enorme pantalla

La clave está en la radiación cósmica de fondo de microondas, o CMB, la luz más antigua que podemos observar.

Fue emitida cuando el universo tenía unos 380.000 años y desde entonces ha viajado durante aproximadamente 13.800 millones de años hasta llegar a nuestros telescopios.

Pero ese viaje no fue perfectamente recto.

Galaxias, cúmulos y enormes concentraciones de materia —incluida materia oscura que no podemos observar directamente— fueron deformando ligeramente la trayectoria de esos fotones mediante su gravedad.

El fenómeno se conoce como lente gravitacional.

Midiendo esas minúsculas distorsiones, los cosmólogos pueden reconstruir dónde se encuentra la masa que la luz atravesó durante su recorrido. Es, en cierta forma, utilizar el universo temprano como una gigantesca luz de fondo para revelar todo lo que hay delante.

Un mapa de lo que no podemos ver

El resultado permite estudiar cómo la materia fue agrupándose bajo el efecto de la gravedad y formando progresivamente la enorme red de galaxias y cúmulos que observamos en la actualidad.

Yuuki Omori, investigador de la Universidad de Chicago y autor principal del trabajo, lo describió como el mapa más profundo del universo conseguido hasta ahora.

Las mediciones también muestran una buena concordancia con otros grandes experimentos cosmológicos, como Planck y el Atacama Cosmology Telescope, proporcionando una nueva prueba independiente de los modelos utilizados para describir la evolución cósmica.

También puede ayudar a pesar los neutrinos

Uno de los objetivos más interesantes es estudiar los neutrinos.

Aunque son extraordinariamente ligeros, estas partículas fueron muy abundantes en el universo temprano y afectaron a la forma en que la materia terminó agrupándose.

Cuanto más precisamente conozcamos esa estructura, mejores serán las restricciones sobre su masa. Los nuevos datos del SPT-3G, combinados con otras observaciones cosmológicas, ya permiten imponer límites especialmente estrictos sobre la suma de las masas de los neutrinos.

El mismo mapa también sirve para comprobar modelos alternativos de energía oscura y estudiar si la expansión del universo ha evolucionado exactamente como predice el modelo cosmológico estándar.

El objetivo final está todavía más atrás en el tiempo

Pero quizás la aplicación más ambiciosa sea buscar una señal procedente de los primeros instantes del universo: las ondas gravitacionales primordiales.

Estas hipotéticas perturbaciones habrían sido producidas durante la inflación cósmica, una brevísima etapa en la que el universo habría aumentado extraordinariamente de tamaño poco después del Big Bang.

Los datos del South Pole Telescope ayudarán a reducir el ruido en las mediciones del experimento BICEP, también situado en el Polo Sur, facilitando la búsqueda de esa señal.

Y este mapa es solo el comienzo. El equipo ya está analizando seis años completos de observaciones de SPT-3G, un conjunto mucho mayor que debería permitir reconstruir con todavía más precisión cómo pasó el universo de una distribución casi uniforme de materia a la gigantesca red cósmica que vemos hoy.

Fuente: Meteored.

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