¿Por qué el gigante «punto frío» en el fondo cósmico de microondas ha desconcertado a los astrónomos durante tanto tiempo?
Los restos de luz del joven universo tienen profundos defectos y no sabemos cómo solucionarlos. Es el punto frío. Es tan grande y tan frío. Los astrónomos no están seguros de qué es, pero en su mayoría coinciden en que vale la pena investigarlo.
el Fondo cósmico de microondas El CMB se creó cuando nuestro universo tenía sólo 380.000 años. En ese momento, nuestro universo era aproximadamente un millón de veces más pequeño de lo que es hoy y tenía una temperatura de más de 10.000 Kelvin (17.500 °F o 9.700 °C), lo que significa que todo el gas era plasma. como Universo Se expandió, se enfrió y el plasma se volvió neutral. En el proceso, liberó un torrente de luz blanca y candente. A lo largo de los miles de millones de años transcurridos desde entonces, esta luz se ha enfriado y expandido a una temperatura de aproximadamente 3 Kelvin (454 grados Fahrenheit, o menos 270 grados Celsius), colocando esta radiación firmemente en el rango de microondas del universo. Campo electromagnetico.
El CMB es casi perfectamente homogéneo, pero hay pequeñas diferencias de temperatura de aproximadamente una parte por millón, y estos defectos, que parecen manchas de diversas formas y tamaños, son la parte más interesante. No podemos predecir exactamente cuáles serán las fluctuaciones, qué áreas específicas serán frías y cuáles calientes. Esto se debe a que la luz que vemos proviene de una parte del universo que ahora ha sido retirada de la vista visible.
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Esto significa que debemos confiar en las estadísticas para comprender el CMB. No podemos decir qué manchas aparecerán; Sólo podemos usar la física para comprender el tamaño promedio de los puntos y qué tan calientes o fríos son en promedio.
el punto frio
Casi todo con CMB está muy bien. Entendemos de dónde provienen las manchas y, a lo largo de las décadas, hemos construido telescopios y equipos cada vez mejores. Satélites Para verlo mejor. De hecho, el descubrimiento y la medición de la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) es una de las mayores historias de éxito de la ciencia.
Luego está el punto frío.
Ahora hay muchos puntos fríos en CMB. Pero hay uno – el Lugar genial, eso se destaca. Incluso destacan visualmente. Si miras el mapa CMB, donde toda la esfera del cielo está comprimida en un óvalo extraño y borroso, está en la parte inferior y un poco a la derecha. En el cielo está en dirección a la constelación de Eridanus.
El punto frío es extrañamente frío. Dependiendo de cómo se defina el borde del punto, es aproximadamente 70 microkelvin más frío que el promedio, en comparación con el punto frío normal promedio que es solo 18 microkelvin más frío que el promedio. En sus partes más profundas, la temperatura es 140 mikelvin más fría que la media.
También es grande: tiene unos 5 grados de ancho, lo que no parece mucho, pero son unos 10 grados. Luna llena Alineados uno al lado del otro. La puntuación media en el CMB es inferior a un grado. Así que no sólo es extrañamente frío, sino también extrañamente grande.
Aquí es donde las cosas se ponen complicadas. El punto frío es fácil de ver. Los astrónomos lo descubrieron por primera vez. NASASonda de anisotropía de microondas Wilkinson a principios de la década de 2000, y Agencia Espacial EuropeaEl satélite Planck confirmó la existencia del punto frío. Por lo tanto, no es sólo una casualidad del instrumento, un error de medición o alguna extraña interferencia extraterrestre: es algo real.
Esto nos lleva a otra pregunta: ¿nos importa?
No podemos decir con certeza qué manchas aparecerán en el CMB y dónde aparecerán; Sólo obtenemos información estadística. Ha habido mucho debate sobre esto, pero el consenso general es que sí, no deberíamos esperar razonablemente que el Punto Frío sea tan grande y tan frío por casualidad, y eso, según nuestra comprensión de la física del universo anterior, es solo un caso atípico. Acerca de la línea.
Sí, los puntos grandes y fríos deberían aparecer al azar a veces, pero nuestras posibilidades de ver uno simplemente por pura casualidad son inferiores al 1% (y pueden ser mucho más bajas, dependiendo de a quién le preguntes). Entonces, aunque podemos decir que no tuvimos mucha suerte y nos tocó un punto frío, es raro que requiera mayor atención.
Por lo tanto, no se trata de un error de medición y probablemente no se trate simplemente de una coincidencia aleatoria. ¿así que qué es lo?
Debate candente
La explicación preferida para la extraña naturaleza del punto frío es que es causado por un enorme vacío cósmico que se encuentra entre nosotros y el CMB en esa dirección. Los vacíos cósmicos son grandes manchas de casi nada. Pero a pesar de esta nada, afectan a la luz CMB, porque se forman vacíos.
Cuando la luz del CMB entra por primera vez en el vacío, gana un poco de energía a medida que pasa de un entorno de alta densidad a un entorno de baja densidad. En un universo completamente estático, la luz perdería una cantidad equivalente de energía cuando saliera por el otro lado. Pero debido a que los vacíos cambian, cuando la luz entra por primera vez, el vacío puede ser relativamente pequeño y poco profundo, y por tiempo Se va, el vacío es grande y profundo.
Esto da como resultado una pérdida general de energía de la luz CMB que cruza el vacío, un proceso conocido como efecto Sachs-Wolf integrado.
Entonces, un vacío gigante probablemente explica el punto frío, pero hay un problema: no estamos seguros de si realmente hay un vacío gigante en esa dirección. Disponemos de mapas y estudios de galaxias en esa parte del cielo, pero todos están incompletos en algún sentido; O no captura toda la galaxia o no cubre todo el supuesto volumen vacío. Por lo tanto, esto también ha tenido grandes fluctuaciones en la literatura, con algunos grupos afirmando identificar un supervacío mientras que otros dicen que no hay nada especial allí.
Además, incluso si hubiera un gran vacío en esa dirección, no está claro que produciría un impacto lo suficientemente fuerte como para crear el punto frío que vemos.
Esta ambigüedad deja espacio para algunas propuestas poco convencionales, como la idea de que el Punto Frío es un punto de intersección restante entre nuestro universo y un universo vecino. Pero ni siquiera esta hipótesis logra explicar todas las propiedades del punto frío.
¿El punto frío invalida? la gran explosión? Por supuesto que no. ¿Vale la pena considerarlo? Por supuesto. ¿Descubriremos algún día definitivamente qué es? Tal vez no.
Así es la ciencia. Nunca es perfecto y siempre hay una pequeña espina clavada en alguna teoría. A veces, estas espinas florecen para revelar nuevos tipos de conocimientos tradicionales, a veces se marchitan a medida que los científicos las van cortando lentamente y, a veces, simplemente se quedan ahí, sin resolverse del todo, sin responderse del todo, pero sin alcanzar el nivel de necesidad de más atención.
De cualquier manera está bien para mí. ¿Por qué? Porque nada en este universo es perfecto, ni siquiera nuestras descripciones del mismo.
