Un equipo internacional de astrónomos ha logrado obtener las imágenes más nítidas y precisas hasta la fecha del universo en sus primeros momentos, un periodo cósmico que está al alcance de la observación humana. A través de la medición de la luz conocida como fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que ha viajado más de 13 mil millones de años para llegar a un telescopio situado en lo alto de los Andes chilenos, estas nuevas imágenes revelan un universo que tenía aproximadamente 380,000 años, lo que equivale a las primeras horas de un cosmos que ya ha alcanzado la madurez.
La investigación, llevada a cabo por la colaboración del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT), muestra tanto la intensidad como la polarización de la luz más temprana tras el Big Bang con una claridad sin precedentes. Este avance permite observar la formación de nubes antiguas de hidrógeno y helio que posteriormente se convirtieron en las primeras estrellas y galaxias.
Confirmación de un modelo sencillo del universo
El equipo, que incluye investigadores de la Universidad de Cardiff, ha indicado que el análisis del CMB en alta definición les ha permitido confirmar un modelo sencillo del universo, descartando muchas alternativas que competían por su atención. Los resultados fueron presentados en la reunión anual de la Sociedad Física Americana el 19 de marzo de 2025, y han sido sometidos al proceso de revisión por pares para su publicación en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
La profesora Erminia Calabrese, directora de investigación en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff y autora principal de uno de los estudios presentados, afirmó: «Estas nuevas imágenes nos permiten reconstruir con alta precisión los procesos que sembraron las complejas estructuras cósmicas que observamos en el cielo nocturno y en nuestro propio planeta».
El análisis ha revelado que el universo observable se extiende casi 50 mil millones de años luz en todas las direcciones desde la Tierra, conteniendo una masa equivalente a 1,900 ‘zetta-soles’, es decir, casi dos billones de soles. De esta masa, solo 100 zetta-soles corresponden a materia normal, la que podemos ver y medir, y de la cual tres cuartas partes son hidrógeno y una cuarta parte helio. Los elementos que componen a los seres humanos, mayoritariamente carbono, junto con oxígeno, nitrógeno, hierro y trazas de oro, se formaron posteriormente en estrellas y son solo una pequeña parte de esta mezcla cósmica.
El estudio también ha refinado la estimación de la edad del universo, estableciéndola en 13.8 mil millones de años, con un margen de error de solo el 0.1%. Un objetivo principal del trabajo era investigar modelos alternativos que pudieran explicar la discrepancia observada en los últimos años respecto a la constante de Hubble, que mide la tasa de expansión del espacio en la actualidad. Las mediciones derivadas del CMB han mostrado consistentemente una tasa de expansión de 67-68 kilómetros por segundo por megaparsec, mientras que las mediciones basadas en el movimiento de galaxias cercanas indican un valor de Hubble tan alto como 73-74 km/s/Mpc.
Utilizando los nuevos datos, el equipo del ACT ha confirmado el valor más bajo de la constante de Hubble, y lo ha hecho con mayor precisión. «Analizamos muchas clases de modelos que podrían dar un valor más alto de la tasa de expansión, pero no estaban respaldados por los nuevos datos», añadió la profesora Calabrese.
En este contexto, el trabajo del ACT ha sido un enfoque de investigación clave para el equipo de la Universidad de Cardiff, que ha estado involucrado en el diseño óptico del telescopio desde sus primeras etapas en 2004. «Nuestros filtros únicos han permitido que los detectores del ACT funcionen con la sensibilidad necesaria para realizar estas impresionantes mediciones», indicó la profesora Carole Tucker, del Grupo de Instrumentación Astronómica de Cardiff.
Las observaciones del ACT se completaron en 2022, y ahora la atención se centra en el nuevo y más capaz Observatorio Simons, ubicado en el mismo lugar en Chile, el cual será el próximo gran proyecto de CMB para el equipo de Cardiff. «Es gratificante ver al ACT concluir su actividad con esta presentación de resultados», concluyó la profesora Calabrese, subrayando que «el círculo se cierra en torno a nuestro modelo estándar de cosmología, con estos últimos resultados que respaldan fuertemente qué universos ya no son posibles».
