¿Podría el punto frío en el cielo ser un magulladura de una colisión con un universo paralelo?
Un cambio en la densidad de las galaxias no puede explicar un punto frío en el cielo. Crédito de la imagen: NASA, ESA, Noodle snacks
Los científicos han intentado durante mucho tiempo explicar el origen de una región misteriosa, grande y anormalmente fría del cielo. En 2015, se acercaron a averiguarlo como un estudio demostró que era un súpervacío ("supervoid" ) en el que la densidad de las galaxias es mucho menor que en el resto del universo. Sin embargo, otros estudios no han logrado replicar el resultado.
Ahora una nueva investigación dirigida por la Universidad de Durham, presentada para su publicación en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica, sugiere que la teoría de supervacíos no se sostiene. Intrigantemente, eso deja abierta una posibilidad bastante salvaje – el punto frío podría ser la evidencia de una colisión con un universo paralelo. Pero antes de que te emociones demasiado, echemos un vistazo real a lo más probable que sería.
El punto frío se puede ver en los mapas del "fondo de microondas cósmico" (CMB), que es la radiación que queda del nacimiento del universo. El CMB es como una fotografía de lo que el universo parecía cuando tenía 380.000 años y tenía una temperatura de 3.000 grados Kelvin. Lo que encontramos es que es muy suave con desviaciones de temperatura de menos de una parte en 10.000. Estas desviaciones pueden explicarse bastante bien por nuestros modelos de cómo el universo caliente evolucionó hasta una edad de 380.000 años.
CMB según lo observado por Planck. Crédito de la imagen: ESA y la Colaboración Planck, CC BY-SA
Sin embargo, el punto frío es más difícil de resolver. Es un área del cielo alrededor de cinco grados de diámetro que es más frío por una parte en 18.000. Esto se espera fácilmente para algunas áreas que cubren alrededor de un grado ― pero no cinco. El CMB debe verse mucho más suave en escalas tan grandes.
El poder de los datos de galaxias
¿Qué lo causó? Hay dos posibilidades principales. Una es que podría ser causada por un supervoid que la luz ha viajado a través. Pero también podría ser una auténtica región fría del universo primitivo. Los autores de la nueva investigación trataron de averiguar comparando nuevos datos sobre galaxias alrededor del punto frío con datos de una región diferente del cielo. Los nuevos datos fueron obtenidos por el Telescopio Anglo-Australiano, el otro por el estudio GAMA.
La estudio GAMA, y otras estudios como éste, toman el "espectro" de miles de galaxias. Los espectros son imágenes de la luz capturada de una galaxia y se extienden según sus longitudes de onda. Esto proporciona un patrón de líneas emitidas por los diferentes elementos de la galaxia. Cuanto más lejos está la galaxia, más la expansión del universo cambia estas líneas para que aparezcan a longitudes de onda más largas de las que aparecerían en la Tierra. El tamaño de este llamado "redshift", por lo tanto, da la distancia a la galaxia. Los espectros acoplados con posiciones en el cielo pueden darnos mapas en 3D de las distribuciones de galaxias.
Pero los investigadores concluyeron que simplemente no hay un vacío lo suficientemente grande como para explicar el punto frío - no había nada especial en la distribución de la galaxia frente al punto frío en comparación con otros lugares.
Así que si el punto frío no es causado por un supervoid, debe ser que había una región fría genuinamente grande de la que provenía la luz CMB. ¿Pero qué podría ser eso? Una de las explicaciones más exóticas es que hubo una colisión entre universos en una fase muy temprana.
Interpretación polémica
La idea de que vivimos en un "multiverso" compuesto de un número infinito de universos paralelos ha sido considerada una posibilidad. Pero los físicos todavía no están de acuerdo sobre si podría representar una realidad física o si es apenas una peculiaridad matemática. Es una consecuencia de importantes teorías como la mecánica cuántica, la teoría de cuerdas y la inflación.
La mecánica cuántica dice extrañamente que cualquier partícula puede existir en "superposición" - lo que significa que puede estar en muchos estados diferentes simultáneamente (como ubicaciones). Esto suena extraño, pero se ha observado en los laboratorios. Por ejemplo, los electrones pueden viajar a través de dos rendijas al mismo tiempo - cuando no estamos mirando. Pero en el momento en que observamos cada hendidura para captar este comportamiento, la partícula elige uno solo. Por eso, en el famoso experimento del pensamiento del "gato de Shroedinger", un animal puede estar vivo y muerto al mismo tiempo.
Pero, ¿cómo podemos vivir con tan extrañas implicaciones? Una forma de interpretarlo es elegir aceptar que todas las posibilidades son verdaderas, pero que existen en diferentes universos.
Miaowtiverse.. Crédito de la imagen: Robert Couse-Baker/Flickr, CC BY-SA
Por lo tanto, si hay respaldo matemático para la existencia de universos paralelos, ¿es tan loco pensar que el punto frío es una huella de un universo colisionando? En realidad, es extremadamente improbable.
No hay una razón en particular por la que deberíamos estar viendo la huella de un universo colisionando. Por lo que sabemos acerca de cómo el universo se formó hasta ahora, parece probable que sea mucho mayor de lo que podemos observar. Así que, incluso si hay universos paralelos y chocamos con uno de ellos -caso probable en sí mismo-, las posibilidades de que podamos verlo en la parte del universo que podamos observar en el cielo son asombrosamente pequeña.
El documento también señala que una región fría de este tamaño podría ocurrir por casualidad dentro de nuestro modelo estándar de cosmología - con una probabilidad del 1% -2%. Si bien eso hace que sea poco probable, también, se basa en un modelo que ha sido bien probado por lo que no podemos descartarlo todavía. Otra posible explicación es en las fluctuaciones naturales en la densidad de masa que dan lugar a las fluctuaciones de temperatura CMB. Sabemos que estos existen en todas las escalas, pero tienden a ser más pequeños hacia las grandes escalas, lo que significa que no pueden ser capaces de crear una región fría tan grande como el punto frío. Pero esto puede significar simplemente que tenemos que repensar cómo se crean tales fluctuaciones.
La conversación Parece que el punto frío en el cielo continuará siendo un misterio por algún tiempo. Aunque muchas de las explicaciones parecen improbables, no necesariamente tenemos que descartarlas como fantasía pura. E incluso si se necesita tiempo para averiguar, todavía debemos deleitarnos en lo lejos que ha llegado la cosmología en los últimos 20 años. Ahora hay una teoría detallada explicando, en su mayor parte, los gloriosos mapas de temperatura del CMB y la red cósmica de galaxias que se extienden a través de miles de millones de años luz.
Ivan Baldry, Profesor de Astrofísica, Universidad John Moores de Liverpool
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With a little help from Google Translate for Business
Los científicos han intentado explicar durante mucho tiempo el origen de una región misteriosa, grande y anormalmente fría del cielo. Una posibilidad bastante salvaje es que el punto frío podría ser la evidencia de una colisión con un universo paralelo
Un cambio en la densidad de las galaxias no puede explicar un punto frío en el cielo. Crédito de la imagen: NASA, ESA, Noodle snacks
Los científicos han intentado durante mucho tiempo explicar el origen de una región misteriosa, grande y anormalmente fría del cielo. En 2015, se acercaron a averiguarlo como un estudio demostró que era un súpervacío ("supervoid" ) en el que la densidad de las galaxias es mucho menor que en el resto del universo. Sin embargo, otros estudios no han logrado replicar el resultado.
Ahora una nueva investigación dirigida por la Universidad de Durham, presentada para su publicación en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica, sugiere que la teoría de supervacíos no se sostiene. Intrigantemente, eso deja abierta una posibilidad bastante salvaje – el punto frío podría ser la evidencia de una colisión con un universo paralelo. Pero antes de que te emociones demasiado, echemos un vistazo real a lo más probable que sería.
El punto frío se puede ver en los mapas del "fondo de microondas cósmico" (CMB), que es la radiación que queda del nacimiento del universo. El CMB es como una fotografía de lo que el universo parecía cuando tenía 380.000 años y tenía una temperatura de 3.000 grados Kelvin. Lo que encontramos es que es muy suave con desviaciones de temperatura de menos de una parte en 10.000. Estas desviaciones pueden explicarse bastante bien por nuestros modelos de cómo el universo caliente evolucionó hasta una edad de 380.000 años.
CMB según lo observado por Planck. Crédito de la imagen: ESA y la Colaboración Planck, CC BY-SA
Sin embargo, el punto frío es más difícil de resolver. Es un área del cielo alrededor de cinco grados de diámetro que es más frío por una parte en 18.000. Esto se espera fácilmente para algunas áreas que cubren alrededor de un grado ― pero no cinco. El CMB debe verse mucho más suave en escalas tan grandes.
El poder de los datos de galaxias
¿Qué lo causó? Hay dos posibilidades principales. Una es que podría ser causada por un supervoid que la luz ha viajado a través. Pero también podría ser una auténtica región fría del universo primitivo. Los autores de la nueva investigación trataron de averiguar comparando nuevos datos sobre galaxias alrededor del punto frío con datos de una región diferente del cielo. Los nuevos datos fueron obtenidos por el Telescopio Anglo-Australiano, el otro por el estudio GAMA.
La estudio GAMA, y otras estudios como éste, toman el "espectro" de miles de galaxias. Los espectros son imágenes de la luz capturada de una galaxia y se extienden según sus longitudes de onda. Esto proporciona un patrón de líneas emitidas por los diferentes elementos de la galaxia. Cuanto más lejos está la galaxia, más la expansión del universo cambia estas líneas para que aparezcan a longitudes de onda más largas de las que aparecerían en la Tierra. El tamaño de este llamado "redshift", por lo tanto, da la distancia a la galaxia. Los espectros acoplados con posiciones en el cielo pueden darnos mapas en 3D de las distribuciones de galaxias.
Pero los investigadores concluyeron que simplemente no hay un vacío lo suficientemente grande como para explicar el punto frío - no había nada especial en la distribución de la galaxia frente al punto frío en comparación con otros lugares.
Así que si el punto frío no es causado por un supervoid, debe ser que había una región fría genuinamente grande de la que provenía la luz CMB. ¿Pero qué podría ser eso? Una de las explicaciones más exóticas es que hubo una colisión entre universos en una fase muy temprana.
Interpretación polémica
La idea de que vivimos en un "multiverso" compuesto de un número infinito de universos paralelos ha sido considerada una posibilidad. Pero los físicos todavía no están de acuerdo sobre si podría representar una realidad física o si es apenas una peculiaridad matemática. Es una consecuencia de importantes teorías como la mecánica cuántica, la teoría de cuerdas y la inflación.
La mecánica cuántica dice extrañamente que cualquier partícula puede existir en "superposición" - lo que significa que puede estar en muchos estados diferentes simultáneamente (como ubicaciones). Esto suena extraño, pero se ha observado en los laboratorios. Por ejemplo, los electrones pueden viajar a través de dos rendijas al mismo tiempo - cuando no estamos mirando. Pero en el momento en que observamos cada hendidura para captar este comportamiento, la partícula elige uno solo. Por eso, en el famoso experimento del pensamiento del "gato de Shroedinger", un animal puede estar vivo y muerto al mismo tiempo.
Pero, ¿cómo podemos vivir con tan extrañas implicaciones? Una forma de interpretarlo es elegir aceptar que todas las posibilidades son verdaderas, pero que existen en diferentes universos.
Miaowtiverse.. Crédito de la imagen: Robert Couse-Baker/Flickr, CC BY-SA
Por lo tanto, si hay respaldo matemático para la existencia de universos paralelos, ¿es tan loco pensar que el punto frío es una huella de un universo colisionando? En realidad, es extremadamente improbable.
No hay una razón en particular por la que deberíamos estar viendo la huella de un universo colisionando. Por lo que sabemos acerca de cómo el universo se formó hasta ahora, parece probable que sea mucho mayor de lo que podemos observar. Así que, incluso si hay universos paralelos y chocamos con uno de ellos -caso probable en sí mismo-, las posibilidades de que podamos verlo en la parte del universo que podamos observar en el cielo son asombrosamente pequeña.
El documento también señala que una región fría de este tamaño podría ocurrir por casualidad dentro de nuestro modelo estándar de cosmología - con una probabilidad del 1% -2%. Si bien eso hace que sea poco probable, también, se basa en un modelo que ha sido bien probado por lo que no podemos descartarlo todavía. Otra posible explicación es en las fluctuaciones naturales en la densidad de masa que dan lugar a las fluctuaciones de temperatura CMB. Sabemos que estos existen en todas las escalas, pero tienden a ser más pequeños hacia las grandes escalas, lo que significa que no pueden ser capaces de crear una región fría tan grande como el punto frío. Pero esto puede significar simplemente que tenemos que repensar cómo se crean tales fluctuaciones.
La conversación Parece que el punto frío en el cielo continuará siendo un misterio por algún tiempo. Aunque muchas de las explicaciones parecen improbables, no necesariamente tenemos que descartarlas como fantasía pura. E incluso si se necesita tiempo para averiguar, todavía debemos deleitarnos en lo lejos que ha llegado la cosmología en los últimos 20 años. Ahora hay una teoría detallada explicando, en su mayor parte, los gloriosos mapas de temperatura del CMB y la red cósmica de galaxias que se extienden a través de miles de millones de años luz.
Ivan Baldry, Profesor de Astrofísica, Universidad John Moores de Liverpool
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