Un reciente estudio realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Pensilvania y el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley ha revelado que nuestro universo se ha vuelto «más desordenado y complicado» a lo largo de sus aproximadamente 13.800 millones de años de existencia. Este análisis, dirigido por Joshua Kim y Mathew Madhavacheril, ha encontrado que la distribución de la materia en el cosmos es menos «aglomerada» de lo que se esperaría, lo que sugiere que los patrones de formación de estructuras a gran escala presentan ciertas anomalías.
«Nuestro trabajo cruzó dos tipos de conjuntos de datos de encuestas complementarias, pero muy distintas», explica Madhavacheril. «Lo que descubrimos fue que, en su mayor parte, la historia de la formación de estructuras es notablemente consistente con las predicciones de la gravedad de Einstein. Sin embargo, observamos una pequeña discrepancia en la cantidad de aglomeración esperada en épocas recientes, alrededor de hace cuatro mil millones de años, lo cual podría ser interesante de investigar».
Los datos, publicados en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y en el servidor de preprints arXiv, provienen de la última liberación de datos del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) y del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) en su primer año de funcionamiento.
Un vistazo al pasado cósmico
Madhavacheril señala que al combinar estos datos, el equipo logró superponer la historia cósmica de una manera que recuerda a la superposición de transparencias de fotografías cósmicas antiguas con las más recientes. «ACT, que cubre aproximadamente el 23% del cielo, pinta una imagen de la infancia del universo utilizando una luz distante y tenue que ha estado viajando desde el Big Bang», explica Joshua Kim, autor principal del estudio y estudiante de posgrado en el grupo de Madhavacheril.
La luz de fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), a veces referida como la «foto de bebé del universo», es un retrato de cuando el universo tenía aproximadamente 380.000 años. Sin embargo, a medida que esta luz ha viajado a través del tiempo evolutivo del universo, ha sido distorsionada por fuerzas gravitacionales de estructuras densas como los cúmulos de galaxias, un fenómeno conocido como «lente gravitacional», que Einstein predijo hace más de un siglo.
Por otro lado, los datos de DESI proporcionan un registro más reciente del cosmos. Operando desde el Observatorio Nacional de Kitt Peak en Arizona, DESI está mapeando la estructura tridimensional del universo mediante el estudio de la distribución de millones de galaxias, especialmente las galaxias rojas luminosas (LRGs). Estas galaxias actúan como hitos cósmicos, permitiendo a los científicos trazar cómo se ha dispersado la materia a lo largo de miles de millones de años.
Al combinar los mapas de lente gravitacional de los datos de CMB de ACT con las LRG de DESI, el equipo creó una superposición sin precedentes entre la historia cósmica antigua y reciente, lo que les permitió comparar las medidas del universo temprano y tardío de manera directa.
Madhavacheril describe este proceso como una «tomografía cósmica», que permite observar diferentes capas de la historia cósmica y seguir cómo la materia se ha agrupado a lo largo de distintas épocas. Sin embargo, al hacerlo, notaron una pequeña discrepancia: las fluctuaciones de densidad esperadas en épocas posteriores no coincidían con las predicciones. La métrica Sigma 8 (σ8), que mide la amplitud de las fluctuaciones de densidad de materia, es clave en este análisis. Valores más bajos de σ8 indican menos agrupamiento del esperado, lo que sugiere que las estructuras cósmicas no han evolucionado de acuerdo con los modelos del universo temprano.
Esta discrepancia, aunque no es lo suficientemente fuerte como para sugerir nuevas teorías físicas de manera concluyente, podría indicar que algún aspecto de la física aún no comprendido está moderando cómo se forman y evolucionan las estructuras a lo largo del tiempo cósmico. Una de las hipótesis es que la energía oscura, la misteriosa fuerza que se cree impulsa la expansión acelerada del universo, podría estar influyendo más de lo que se pensaba en la formación de estructuras cósmicas.
De cara al futuro, el equipo planea trabajar con telescopios más potentes, como el próximo Observatorio Simons, que permitirá refinar estas mediciones con mayor precisión, facilitando así una visión más clara de las estructuras cósmicas.
