Los datos de la sonda Planck confirman el modelo cosmológico estándar

Los últimos datos de temperatura y polarización del fondo cósmico de microondas  obtenidos por la sonda Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA), que operó entre 2009 y 2013, confirman el modelo cosmológico estándar, corroborando los resultados obtenidos en las dos presentaciones de resultados previas (en 2013 y 2015), según concluye la tercera presentación de resultados del proyecto, difundida hoy.

El consorcio Planck ha publicado los resultados finales de la misión Planck, conocidos como Legacy Data Release. “Hasta ahora, el modelo estándar de la cosmología ha superado todas las pruebas, y el satélite Planck ha efectuado las mediciones que lo demuestran”, indica Jan Tauber, el científico director del Proyecto Planck de la ESA.

“Se trata de un logro impresionante, puesto que significa que los cosmólogos pueden estar seguros de que su descripción del universo como un lugar que contiene materia ordinaria, materia oscura fría y energía oscura, poblada por estructuras que han sido sembradas durante una etapa temprana de expansión inflacionaria, es ampliamente correcta”, indica Patricio Vielva, investigador del CSIC en el Instituto de Física de Cantabria, centro que ha participado en el estudio.     

Todos los modelos cosmológicos se basan en la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Para reconciliar las ecuaciones de la relatividad general con un amplio rango de observaciones, incluyendo el fondo de microondas cósmicas, el modelo estándar de cosmología incluye la acción de dos componentes desconocidas. En primer lugar, una componente de atracción de la materia, conocida como materia oscura fría, que a diferencia de la materia ordinaria no interacciona con la luz. Y, en segundo lugar, una forma de energía repulsiva, conocida como energía oscura, que es responsable de la actual expansión acelerada del universo.

Se ha demostrado que son componentes esenciales para explicar nuestro cosmos, en combinación con la materia ordinaria que conocemos. Pero hasta ahora no sabemos exactamente qué son estas dos componentes.

La misión Planck se lanzó en 2009 y recogió datos hasta 2013. Su primera presentación de resultados – que ya indicaba un acuerdo con las observaciones casi perfecto con las predicciones del modelo estándar- se realizó en la primavera de ese año. Se basó solamente en la temperatura de la radiación del fondo cósmico de microondas, y utilizó sólo los dos primeros cartografiados del cielo de la misión.

Los datos también proporcionaron más pruebas de una fase muy temprana de expansión acelerada, llamada inflación, en la primera pequeña fracción de un segundo de la historia del universo, durante la cual las semillas de todas las estructuras cósmicas fueron plantadas. Proporcionando una medida cuantitativa de la distribución relativa de estas fluctuaciones primordiales, la misión Planck proporcionó la mejor confirmación jamás obtenida del modelo inflacionario.

Además de cartografiar la temperatura del fondo cósmico de microondas en todo el cielo con una precisión sin precedentes, la misión Planck también midió la polarización, que indica si la luz está vibrando en una dirección preferente. La polarización del fondo cósmico de microondas presenta una huella de la última interacción entre la radiación y las partículas de materia en el universo temprano, y por tanto contiene información importante y adicional sobre la historia del cosmos. Pero también podría contener información sobre los primeros instantes del universo, y darnos pistas para comprender su nacimiento.

En 2015, una segunda presentación de datos reunió todos los datos recogidos por la misión, que supuso ocho cartografiados del cielo. Dio la temperatura y la polarización pero con una precaución. “Nos dimos cuenta de que algunos datos de polarización nos eran suficientemente buenos como para ser usados en cosmología”, indica Tauber. Por lo que necesitaban confirmaciones posteriores.

Este es el gran cambio que supone esta nueva presentación de datos de 2018 de la misión Planck. El consorcio Planck ha completado un nuevo procesado de los datos obtenidos, en el cual los datos de temperatura y polarización se han determinado con precisión. “Ahora estamos seguros de que podemos obtener un modelo cosmológico basado solamente en temperatura, solamente en la polarización, o uno basado en la temperatura y la polarización. Y todos encajan”, indica Reno Mandolesi, investigador principal del instrumento LFI de la Misión Planck en la Universidad de Ferrara (Italia).