Historia del Universo y radiación de fondo

[Telescopio]

Hola.

En el suplemento "Futuro" del diario EL PAÍS -ver versión en internet en la dirección http://www.elpais.es/suple/futuro/ -, se publica hoy este interesante artículo:

Un equipo internacional reproduce en una computadora la historia del cosmos

ALICIA RIVERA - Madrid
EL PAÍS - 22-06-2005

La evolución de miles de millones de galaxias durante unos 14.000 millones de años, casi desde la explosión inicial del cosmos, es una historia demasiado compleja para ser reproducida con realismo en una computadora, por muy potente que ésta sea. Sin embargo, es un ejercicio útil para que los astrofísicos ensayen sus teorías y contrasten fenómenos relacionados con sus observaciones. La mayor y más realista simulación de la evolución del universo que se ha logrado hasta ahora se ha presentado en la revista Nature (2 de junio). Se trata del trabajo de un grupo internacional de especialistas denominado Consorcio Virgo, que ha bautizado como Experimento del Milenio su universo dentro de un ordenador.
Esta simulación "nos proporciona la predicción teórica más detallada y precisa hasta ahora de las propiedades de las galaxias y los cuásares, desde el inicio de los tiempos cósmicos hasta el presente", explica en Nature el experto Nickolay Y. Gnedin (Universidad de Colorado en Boulder, EE UU).

Pero no se trata de una reproducción detallada de la historia de todo el universo. La Simulación del Milenio sigue el rastro de la distribución de la materia cósmica desde poco después del Big Bang hasta ahora, en una región cúbica del universo de algo más de 2.000 millones de años luz de arista, informa el Consejo de Investigación en Física de Partículas y Astronomía (Reino Unido).

El programa ha corrido en la principal supercomputadora del centro de computación de la Sociedad Max Planck en Garching (Alemania) y ha tardado más de un mes de cómputo. Los investigadores del Consorcio Virgo han aplicado técnicas de modelización avanzadas a 25 millones de megabytes de información almacenada, recreando así la historia de unos 20 millones de galaxias y agujeros negros contenidos en ese volumen de espacio.

En la simulación es esencial el papel que juega la materia oscura del universo, logrando "detalles sin precedentes de su evolución", dice Gnedin. "Es irónico que, aunque siga siendo desconocida la naturaleza de dicha materia oscura [que domina el universo gravitacionalmente], sus propiedades de agrupación se entienden bastante bien", continúa. "De momento, los cosmólogos pueden simular la materia oscura, que no podemos ver, mejor que las galaxias y el gas que sí vemos".

Así, el Consorcio Virgo, liderado por el alemán Volker Springel e integrado por científicos del Reino Unido, Alemania, Canadá y EE UU, ha simulado cómo 10.000 millones de puntos de materia oscura afectan a la evolución del universo desde pocos cientos de millones de años después del Big Bang hasta ahora, siguiendo el cambio y crecimiento de las estructuras del universo.

En la recreación informática se ve, por ejemplo, que las galaxias con agujeros negros supermasivos se pudieron formar suficientemente pronto como para alojar los primeros cuásares. Según explica el cosmólogo Carlos Frenck, líder del grupo británico del consorcio, lo más interesante de los resultados es el hecho de que la simulación demuestra por primera vez que los patrones característicos fijados en la distribución de la materia en las épocas primitivas del cosmos, y visibles en los mapas de la radiación de fondo de microondas, estarían aún presentes y serían detectables en la distribución observable de galaxias en el cielo.

Pero la utilidad de la Simulación del Milenio no acaba aquí. Sus autores creen que es útil para muchos astrofísicos que deseen interpretar la evolución de cualquier galaxia o cuásar que estudien en sus observaciones.

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En la misma sección del diario tenemos también esta otra noticia:

Medidas por primera vez ligeras fluctuaciones en la radiación de fondo de neutrinos

A. R. - Madrid
EL PAÍS - 22-06-2005

Los científicos conocen desde hace décadas la radiación remanente del universo primitivo, denominada radiación de fondo de microondas o, popularmente, eco del Big Bang. En esa radiación se descubrieron, en 1992, ligerísimas fluctuaciones de temperatura que darían origen, con el paso del tiempo, a las estructuras a gran escala que ahora se observan en el cielo, las galaxias y los grupos de galaxias. Esas fluctuaciones se están midiendo con precisión cada vez mayor, lo que permite conocer mejor la edad y la composición del universo.
Pero también hay un mar de fondo de neutrinos de aquel cosmos muy joven, sólo que son mucho más difíciles de detectar que los fotones de la radiación de microondas. Pese a ello, dos científicos han logrado ahora medir las fluctuaciones en ese fondo de neutrinos y, afirman, sus resultados son consistentes tanto con los modelos estándar de cosmología como los de física de partículas.

Los neutrinos, partículas sin carga y con pequeñísima masa, son muy difíciles de detectar porque apenas interactúan con la materia. Por ello son difíciles de detectar incluso los generados en el Sol o en explosiones estelares distantes, aunque se logra con sensores especiales en la Tierra. Pero los del fondo cósmico tienen muchísima menos energía y no hay forma de detectarlos con la tecnología actual. Roberto Trotta (Universidad de Oxford) y Alessandro Melchiorri (Universidad de Roma La Sapienza) han logrado demostrar la existencia de las ligerísimas fluctuaciones en el fondo de neutrinos combinando los datos tomados por el satélite WMAP -un detector avanzado de la radiación de fondo- con los datos observacionales del programa Sloan Digital Sky Survey, que está haciendo un mapa detallado del cielo. En el estudio han aprovechado el hecho de que las fluctuaciones del fondo de neutrinos tiene un impacto indirecto, aunque pequeño, en la radiación de fondo de microondas.

"La investigación tiene implicaciones importantes para el estudio de los neutrinos y demuestra que las teorías de lo infinitamente grande, la cosmología, y de lo infinitamente pequeño, la física de partículas, están de acuerdo", dice un comunicado la Universidad de Oxford. "Según la teoría del Big Bang, los neutrinos [del fondo cósmico] permean el universo con una densidad de aproximadamente 150 partículas por centímetro cúbico, por lo que estamos inmersos en un océano de estas partículas".

Trotta y Melchiorri han publicado los resultados de su trabajo en la revista Physical Review Letters. "Esta investigación proporciona una importante nueva prueba a favor del modelo cosmológico actual, unificándolo con las teorías de física fundamental", ha comentado Trotta. "La cosmología está convirtiéndose en un laboratorio cada vez más poderoso donde la física difícilmente accesible en la Tierra puede ser probada y verificada".

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Saludos