Un equipo internacional de astrónomos ha obtenido las imágenes más nítidas y precisas hasta la fecha del universo en su infancia —el tiempo cósmico más temprano accesible para los humanos—.
Midiendo la luz, conocida como el fondo cósmico de microondas (CMB), que viajó durante más de 13 mil millones de años para llegar a un telescopio en lo alto de los Andes chilenos, las nuevas imágenes revelan el universo cuando tenía unos 380.000 años, el equivalente a imágenes de bebés de hace horas de un cosmos ahora de mediana edad.
La investigación, realizada por la colaboración del Telescopio Cosmológico de Atacama (ACT), muestra tanto la intensidad como la polarización de la luz más temprana después del Big Bang con una claridad sin precedentes, revelando la formación de antiguas nubes de hidrógeno y helio en consolidación que posteriormente se transformaron en las primeras estrellas y galaxias.
El equipo, que incluye investigadores de la Universidad de Cardiff, afirma que el análisis del CMB en alta definición les ha permitido confirmar un modelo simple del universo, descartando muchas alternativas.
Presentaron sus resultados en la reunión anual de la Sociedad Americana de Física el 19 de marzo de 2025 y los sometieron a revisión por pares para su publicación en la Revista de Cosmología y Física de Astropartículas.
La profesora Erminia Calabrese, directora de investigación de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff y autora principal de uno de los estudios presentados, afirmó: «Estas nuevas imágenes nos permiten reconstruir con gran precisión los procesos que dieron origen a las complejas estructuras cósmicas que observamos en el cielo nocturno y también en nuestro propio planeta.
Hemos podido medir con mayor precisión que nunca que el universo observable se extiende casi 50 000 millones de años luz en todas direcciones desde nosotros y contiene una masa equivalente a la de 1900 «zetta-soles», o casi 2 billones de billones de soles.» De esos 1900 soles zetta, la masa de la materia normal —la que podemos ver y medir— representa solo 100. Tres cuartas partes de esta son hidrógeno y una cuarta parte es helio.
Los elementos de los que estamos hechos los humanos —principalmente carbono, con oxígeno, nitrógeno, hierro e incluso trazas de oro— se formaron posteriormente en las estrellas y son solo una pizca de este caldo cósmico.
Otros 500 soles zetta de masa se encuentran en la materia oscura invisible, de naturaleza aún desconocida, y los 1300 restantes constituyen la energía del vacío dominante o «energía oscura» del espacio vacío.
Un objetivo principal del trabajo fue investigar modelos alternativos del universo que explicaran el desacuerdo surgido en los últimos años sobre la constante de Hubble, la velocidad a la que se expande el espacio en la actualidad.
Las mediciones derivadas del CMB han mostrado consistentemente una tasa de expansión de 67-68 kilómetros por segundo por megapársec (km/s/Mpc), mientras que las mediciones derivadas del movimiento de galaxias cercanas indican una constante de Hubble de hasta 73-74 km/s/Mpc.
Utilizando los datos recién publicados, el equipo del ACT confirmó el valor más bajo de la constante de Hubble con mayor precisión.
«Examinamos muchas clases de modelos que podrían proporcionar un valor más alto de la tasa de expansión, pero los nuevos datos no los favorecieron», añadió el profesor Calabrese.
Las nuevas mediciones también han perfeccionado la estimación de la edad del universo, encontrándola en 13.800 millones de años, con una incertidumbre de tan solo el 0,1 %.
El ACT ha sido un importante foco de investigación para el equipo de la Universidad de Cardiff, cuyo Grupo de Instrumentación Astronómica, participó en la configuración óptica del ACT desde el diseño del primer instrumento en 2004.
«Nuestros filtros únicos han permitido que los detectores del ACT funcionen con la sensibilidad necesaria para realizar estas impresionantes mediciones», afirmó la profesora Carole Tucker, del Grupo de Instrumentación Astronómica del Centro de Investigación y Tecnología en Astrofísica de Cardiff.
El trabajo dirigido por el profesor Calabrese desde 2011 ha convertido los datos en información sobre las propiedades fundamentales del cosmos.
La caracterización e interpretación final de los datos, presentada en la reunión, marca el final de cuatro años de trabajo conjunto con el investigador postdoctoral de Cardiff, Hidde Jense.
«ACT ha sido mi laboratorio cósmico durante mis estudios de doctorado. Ha sido emocionante formar parte del esfuerzo que ha conducido a esta comprensión más precisa de nuestro universo», dijo Jense.
ACT completó sus observaciones en 2022, y ahora la atención se centra en el nuevo y más potente Observatorio Simons, ubicado en la misma ubicación en Chile, el próximo gran proyecto del CMB para el equipo de Cardiff.
«Es fantástico ver que ACT se retira con estos resultados», añadió el profesor Calabrese.
«El círculo en torno a nuestro modelo estándar de cosmología continúa cerrándose, y estos últimos resultados refuerzan considerablemente la idea de qué universos ya no son posibles».
Con información de Cardiff University
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