El resplandor del universo es una prueba importante del Big Bang. Esta radiación de fondo también proporciona respuestas importantes a la pregunta de cómo se formaron las primeras galaxias. Investigadores de las Universidades de Bonn, Praga y Nanjing calculan que la intensidad de esta radiación probablemente se haya sobreestimado hasta ahora. De ser precisos los resultados, cuestionarían el fundamento teórico del modelo estándar de cosmología.
Los resultados se han publicado en la revista Nuclear Physics B.
El espacio, el tiempo y la materia surgieron de la nada hace 13.800 millones de años. El Big Bang marcó el comienzo de nuestro universo, al menos según el modelo estándar de cosmología. El universo ya se había expandido masivamente en los primeros 380.000 años tras el Big Bang, enfriándose considerablemente en el proceso.
Solo en este punto los electrones y los protones pudieron unirse para formar átomos de hidrógeno eléctricamente neutros. Como resultado, el universo se volvió transparente a la luz, ya que los fotones ya no podían intercambiar energía con la materia. Esto marcó el nacimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas.
Aún hoy podemos detectar esta radiación con telescopios de alta sensibilidad. Dado que ha estado viajando hacia nosotros durante casi 13.800 millones de años, nos brinda una idea del nacimiento y las primeras horas de existencia del universo.
«Sin embargo, según nuestros cálculos, podría ser que esta radiación de fondo no exista en absoluto», explica el Prof. Dr. Pavel Kroupa, del Instituto Helmholtz de Física de la Radiación y Nuclear de la Universidad de Bonn y la Universidad Carolina de Praga. «Como mínimo, estamos convencidos de que su intensidad ha sido sobreestimada».
Un potente fuego estelar se superpone a la radiación de fondo
El físico, junto con la científica Dra. Eda Gjergo, de la Universidad de Nanjing (China), ha estado investigando un grupo particular de galaxias llamadas galaxias elípticas.
«El universo se ha estado expandiendo desde el Big Bang, como una masa que sube», dice Kroupa. Esto significa que la distancia entre galaxias aumenta constantemente. Hemos medido la distancia entre las galaxias elípticas en la actualidad. Utilizando estos datos y considerando las características de este grupo de galaxias, pudimos usar la velocidad de expansión para determinar cuándo se formaron.
Ya se sabía que las galaxias elípticas fueron las primeras que se formaron en el universo joven. Vastos volúmenes de gas se acumularon para dar origen a cientos de miles de millones de estrellas que las formaron.
Nuestros resultados muestran que todo este proceso solo duró unos pocos cientos de millones de años, lo cual es relativamente corto en una escala de tiempo cosmológica, enfatiza el Dr. Gjergo. Durante este tiempo, las reacciones nucleares en estas estrellas encendidas fueron intensamente luminosas.
Gjergo y Kroupa han calculado la potencia de este fuego estelar primitivo. Debieron brillar con tanta intensidad que aún hoy podemos detectarlas.
Nuestros cálculos indican que parte de la radiación cósmica de fondo se origina en… «La formación de las galaxias elípticas», dice Gjergo. «Esto representa al menos el 1,4 % de la radiación, pero podría incluso explicarla en su totalidad».
La desigualdad conduce a la formación de galaxias.
Incluso si solo representa el 1,4%, esto presumiblemente tendría enormes consecuencias para el modelo estándar. Las mediciones realizadas en las últimas décadas han demostrado que la radiación de fondo no es completamente uniforme. En cambio, existen diferencias muy pequeñas en su intensidad según la dirección en que se mire.
Hasta ahora, los investigadores han interpretado esta observación como una prueba de que el gas no se distribuyó uniformemente después del Big Bang. De hecho, era ligeramente menos denso en algunas áreas que en otras. Esta es también la razón por la que las galaxias pudieron formarse en primer lugar: las áreas más densas actuaron como puntos de condensación donde el gas se comprimió bajo la fuerza de su propia gravedad para formar estrellas.
Sin esta distribución desigual del gas, probablemente ni siquiera existiríamos. Sin embargo, las variaciones en la radiación de fondo que constituyen la base de esta teoría son solo de unas pocas milésimas de punto porcentual. La pregunta ahora es cuán fiables pueden ser estas mediciones si las galaxias elípticas (que tampoco tienen una distribución uniforme) representan al menos el 1,4 % de la radiación total medida.
«Nuestros resultados suponen un problema para el modelo estándar de cosmología», afirma Kroupa. «Podría ser necesario reescribir la historia del universo, al menos en parte».
Con información de Science Direct
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