Mucho se ha dicho acerca de los resultados del Observatorio Espacial Planck. Pero como suele suceder, mucho de lo que se dice no es ni fácil de digerir si no tenemos algunas nociones básicas de cosmología y cómo se realizan las mediciones de los parámetros cosmológicos. Así que esta entrada quiero dedicarla a explicar que mide Planck y como interpretamos los resultados que podemos leer en la treintena de artículos que esperan ser publicados hasta el momento (que pueden ser descargados de forma gratuita aquí).
Dicho esto, Planck es un Observatorio de medidas cosmológicas. La medida cosmológica más importante es la del espectro de cuerpo negro del CMB (del que ya hable un poco por aquí). Si medimos la temperatura del espectro en cada punto del cielo obtendremos un mapeado de las anisotropías del CMB. Ese mapeado ya fue fabricado antes, por el Observatorio Espacial COBE:
y después por el WMAP:
Esto es, Planck es el Observatorio Cosmológico de tercera generación. El mapa de las anisotropías de la temperatura obtenido por Planck es el siguiente:
¿Que se obtiene de este mapeado? No es sencillo explicarlo, sin embargo el modelo estándar de la cosmología reza que la temperatura al tiempo de la recombinación (la primera vez que en el Universo aparecieron átomos) tendría que tener anisotropías de origen cuántico, que llevarían al universo a ser lo que es hoy. Estas fluctuaciones (que rondan aproximadamente entre ±0.0005 K) deben ser medidas con gran resolución para identificar diferentes regiones en el universo primigenio, y de ellas podemos derivar los parámetros cosmológicos primordiales, esto es, la fracción de energía del universo, la fracción de materia, la fracción de radiación y la curvatura misma del universo (de lo que ya hable un poco por aquí).
¿Cómo obtenemos estos parámetros? Construyendo un "Espectro de Potencias". El espectro de potencias es un indicador estadístico del grado de "agrupación" de las estructuras a diferentes escalas. Veámoslo de esta manera, las personas primero se agrupan (o viven) en pueblos o ciudades (grandes o pequeñas). Algunas preferirán vivir solas apartadas de la civilización, pero en general la gente prefiere vivir en compañia de otras personas. Luego, las ciudades y pueblos se agrupan en provincias, estados o departamentos (que los llamarás dependiendo del país donde habites). Estas provincias, estados o departamentos a su vez los agrupamos en naciones, y las naciones se encuentran en continentes, los cuales serían los últimos tramos de la escala. Si pudieramos hacer un espectro de potencias de las organizaciones humanas cada una de estas agrupaciones (pueblos ó ciudades, provincias, estados ó departamentos, naciones y continentes) representaría un pico en el espectro. El espectro de potencias obtenido por Planck es el siguiente:
Cada máximo del espectro representa agrupaciones en las anisotropías del CMB a diferentes escalas. El siguiente video nos muestra como se genera el espectro tomando en cuenta las diferentes escalas del mapa del CMB de Planck:
El máximo principal representa las primeras aglomeraciones de materia en el universo primigenio, mientras que los máximos secundarios (llamados modos secundarios) son normalmente asociados con las "Oscilaciones Acústicas Bariónicas" (Baryon Acoustic Oscilations, ó BAOs), ligadas a la materia oscura de la que hablaremos en futuras entradas.
Entrados a esto, la distribución de las anisotropías del CMB debe de depender de las constantes cosmológicas que deben de poder derivarse del ajuste del espectro. El mejor ajuste (realizado con un 68% de confiabilidad) revela que la constante de Hubble, el parámetro cosmológico más importante, es H_0 = 67.4±1.2 km s-1 Mpc-1, mientras que el parámetro de materia (siendo la mayor parte de ella materia oscura) es de Ω_m = 0.315±0.017, el parámetro de energía oscura es Ω_Λ = 0.686±0.020 y el parámetro de curvatura del universo es por tanto Ω_κ = -0.001±0.037, que implica practicamente que κ = 1, un universo plano.
No todo son rosas, la constante de Hubble obtenida por Planck nos trae un valor bastante más bajo que los medidos por surveys externos y por las medidas de las supernovas (Reiss et al., 2011), con H_0 = 73.8±2.4 km s-1 Mpc-1, ó el predecesor WMAP-9 (Hinshaw et al., 2012) con H_0 = 70.0±2.2 km s-1 Mpc-1. Gajes de la ciencia, prometo mantenerles informados de como se resuelve esta discrepancia, si es que lo hace.
Finalmente, tal vez la única nota del Planck que realmente signifique nueva ciencia (ya que los predecesores de Planck habían medido todos los parámetros mencionados anteriormente) es el acuerdo en 6 sigmas con respecto a la existencia de un período inflacionario, un momento del universo donde la razón de la expansión fue increíblemente mayor que en cualquier otra era. ¿Por qué sucedio la era inflacionaria? Nadie lo sabe. ¿Es seguro ahora afirmar que ocurrió tal época? No, todavía deberán de rechazarse (o verificarse) otras hipótesis. ¿Por qué pensamos que ocurrió tal evento cósmico? Lo explicaré en futuras entradas, por el momento espero que el presente nos ponga al corriente de qué midió Plank y nos acerce más a comprender como se construye la ciencia de la cosmología observacional.
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