Nuevo mapa de la radiación cósmica, elaborado con datos del Atacama Cosmology Telescope confirma la robustez del Modelo Cosmológico Estándar
Imagen del Atacama Cosmology Telescope. Crédito: Mark Devlin
El pasado 18 de marzo la comunidad astronómica internacional accedió a la la sexta, y última, liberación de datos del Telescopio Cosmológico de Atacama (ACT), denominada Data Release 6 (DR6). Los resultados fueron la base de la publicación de tres papers científicos que impactan directamente en el entendimiento que hoy tenemos del Universo.
ACT produjo los mejores mapas polarizados del fondo cósmico de microondas disponibles en términos de resolución, profundidad y área del cielo, poniéndolos a disposición de la comunidad astronómica junto a los códigos necesarios para analizarlos y reproducir sus resultados.
Los nuevos datos disponibles abren una tremenda oportunidad para que astrónomos y físicos de todo el mundo los estudien, prueben nuevas hipótesis y extraigan información relevante, no sólo del Universo temprano, sino también de los objetos astronómicos que yacen entre nosotros y el fondo, visibles en ondas milimétricas.
“Es difícil de describir lo impresionante de este resultado, ya que estamos ante un modelo muy sencillo, que con un puñado de parámetros cosmológicos es capaz de reproducir satisfactoriamente una abismante variedad de datos independientes entre sí, reafirmándose y estableciéndose como una descripción irrefutable de nuestro Universo. Yo pienso que sólo es comparable con el éxito que tuvo la Teoría de Gravitación Universal de Newton al describir el movimiento de los cuerpos celestes”, afirma Rolando Dünner, investigador del Instituto de Astrofísica y director del Centro de Astroingeniería (AIUC).
Un modelo sencillo y robusto
El principal resultado científico que se desprende de estos datos es que el Modelo Cosmológico Estándar, conocido como lambda-CDM por proponer que el Universo está dominado por materia oscura fría (CDM) y constante cosmológica (lambda), resulta enormemente consolidado, descartándose una variedad de teorías que proponían desviaciones del modelo central.
El Modelo Cosmológico permite reconstruir la evolución del Universo desde sus primeros instantes hasta la actualidad. Para validarlo, resulta crucial contar con mediciones precisas de su estado primitivo, ya que esto impone restricciones estrictas a los modelos, exigiendo que sus predicciones sean consistentes con observaciones a lo largo de escalas de tiempo cósmicas extremadamente vastas.
El fondo cósmico de microondas es el resplandor remanente de los primeros instantes del Universo, cuando aún no existían estrellas ni galaxias y el cosmos estaba lleno de una sopa caliente de plasma. Este brillo en el cielo refleja la distribución y dinámica de la materia en el Universo primitivo, funcionando como una "Fotografía" de las condiciones iniciales que dieron origen a todo lo que vemos hoy.
El Modelo Cosmológico predice con gran precisión cómo debía distribuirse la materia en esa época, lo que permite determinar las propiedades estadísticas de la radiación observada. Así, al comparar estas predicciones con las mediciones actuales, los científicos pueden validar o descartar distintas teorías e hipótesis sobre la evolución del Universo.
Gracias a ello, el estudio del fondo cósmico de microondas ha permitido responder algunas de las preguntas más fundamentales sobre nuestro Universo, como su origen, edad y evolución hasta el presente.
“Los nuevos resultados del experimento ACT amplían significativamente el rango de escalas angulares disponibles para poner a prueba estos modelos, incorporando además mediciones de polarización. Esto mejora sustancialmente la capacidad de distinguir entre diferentes teorías cosmológicas. Sorprendentemente, los nuevos datos no hacen más que reforzar la solidez del modelo más simple de todos, descartando por completo las alternativas más exóticas”, explica el investigador.
Desafíos científicos y tecnológicos de la colaboración
Durante los años de operación del Telescopio Cosmológico de Atacama, se generó una cantidad masiva de datos, los cuales fueron procesados mediante técnicas computacionales avanzadas en supercomputadores de alto rendimiento. Luego, los mapas resultantes fueron analizados con algoritmos sofisticados y sometidos a rigurosas pruebas de calidad para garantizar la validez de los resultados y sus implicancias científicas.
Todo este proceso requirió la colaboración de un equipo multidisciplinario de científicos e ingenieros, cuyos aportes son fundamentales para alcanzar el objetivo final: desentrañar los secretos del Universo primitivo.
La radiación de fondo cósmico es extremadamente tenue y difícil de medir, lo que requiere el uso de instrumentos especialmente diseñados con detectores de altísima sensibilidad, operando a temperaturas cercanas al cero absoluto. Además, la óptica de los telescopios debe minimizar cualquier distorsión, por lo que su diseño, caracterización y calibración deben cumplir con los más altos estándares de precisión.
Un fragmento de la nueva imagen muestra las direcciones de vibración (o polarización) de la radiación. Esta nueva información revela el movimiento de los gases antiguos del universo cuando tenía menos de medio millón de años, atraídos por la fuerza de la gravedad en el primer paso hacia la formación de galaxias. La banda roja proviene de nuestra Vía Láctea, más cercana. Crédito: Colaboración ACT; Colaboración ESA/Planck.
Nuevos horizontes
ACT, un telescopio de seis metros de diámetro ubicado a 5.200 metros de altitud en el desierto de Atacama, operó por más de 15 años observando ondas milimétricas provenientes del universo temprano.
La Pontificia Universidad Católica de Chile (UC) fueparte de la colaboración de ACT desde sus inicios, a comienzos de los años 2000, contribuyendo en diversas etapas del proyecto. Estudiantes y profesores de la UC han participado en el desarrollo y caracterización del instrumento, en las operaciones en Cerro Toco, así como en la reducción y análisis de los datos. Estas contribuciones han impulsado la realización de múltiples tesis de magíster y doctorado, además de generar más de 100 publicaciones científicas.
“Tras más de una década de operación, el avance tecnológico permitió el desarrollo de telescopios y cámaras mucho más avanzados, superando con creces las capacidades del instrumento original y volviéndolo menos competitivo para los fines para los que fue concebido. Llegó un punto en que resultaba más eficiente enfocar los recursos, tanto humanos como financieros, en la construcción de nuevas instalaciones que lo reemplazaran. Este proceso llevó al nacimiento del Simons Observatory (SO), una nueva generación de experimentos que hereda la experiencia acumulada con ACT, pero con una colaboración internacional aún más amplia y con recursos significativamente mayores. SO marcará una nueva etapa en el estudio del fondo cósmico de microondas, y la Pontificia Universidad Católica de Chile seguirá desempeñando un papel fundamental en esta nueva fase”, reflexiona Rolando Dünner.
Un equipo de astrónomos internacionales, integrado por científicos de varias instituciones, presentó una investigación sobre los procesos cósmicos que influyen en la formación de los subneptunos, uno de los tipos de exoplanetas más comunes fuera del sistema solar. El estudio, basado en datos del satélite TESS de la NASA, podría ayudar a descubrir nuevos planetas y aportar claves sobre la evolución de planetas en nuestra galaxia.
