El universo en una banana

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Sobre un nuevo estudio de dos astrófisicos argentinos en relación a parámetros cosmológicos del Satélite Planck.
Universo Banana

Recientemente aludí al trabajo de H. J. de Vega y Norma G. Sánchez en Nuevos artículos argentinos (Octubre 2010).
Allí cité el artículo Forecast for the Planck precision on the tensor to scalar ratio and other cosmological parameters publicado en Astrophysical Journal (volumen 724, número 1).

Cuando escribo esas notas no siempre me detengo a resumir cada trabajo. Sí descargo los papers (cuando es posible) y los intento leer, aunque en algunos casos es realmente complejo. Pero la intención es, al menos, saber quiénes son los profesionales que realizan investigación en astronomía, a qué instituciones pertenecen y qué tópicos desarrollan.

Hacía tiempo que aquí no hablaba de cosmología. Es por eso que, aunque el tema es difícil de abordar, quisiera hacer un intento por explicar de qué se trata este trabajo y cuál es su importancia.

Digamos, ante todo, que la cosmología (física, no filosófica ni religiosa, a veces llamadas cosmogonía) es una rama de la astrofísica que surgió a partir de 1915, con la Teoría General de la Relavitidad y cobró un impulso notable a partir de hipótesis (Modelo de Estado Estacionario, Big Bang, Nuclesíntesis primordial) y, en particular, del descubrimiento de la radiación de fondo de microondas.

El modelo cosmológico estándard o convencional es un conjunto de ideas que tienen sustento en muchas observaciones, pero que también tiene sus "huecos" y sus detractores.

La hipótesis del Big Bang, por sí sola, tal como fue postulada originalmente, no sólo no respondió los interrogantes sobre el origen del cosmos, sino que los complicó aún más. Una solución planteada fue la idea de inflación cósmica (no verificada), pero quedan aún muchos interrogantes.

El descubrimiento vital en esta materia parece ser la famosa CMB (sigla en inglés para radiación de fondo de microondas).
Para el estudio de esta radiación que parece bañarlo todo y ser demasiado homogénea (isótropa) se lanzó primero la sonda COBE y el satélite WMAP.
Luego, en mayo de 2009, se lanzó un satélite más sensible aún, el Planck, para medir con mayor precisión las anisotropías del CMB.

Lo que hacen los dos investigadores del Observatorio de París es evaluar la precisión de parámetros cosmológicos esperados de los datos de Planck y usan dos modelo relevantes:
El Modelo Lambda-CDM y la variante Lambda-CDMrT. El primero alude a un modelo de materia oscura fría, es decir materia que no se mueve a altas temperaturas, como los propuestos WIMPs. Se suele decir que es el modelo más simple, elegante y que se ajusta a datos observacionales.

Λ (lambda) indica la constante cosmológica como parte de un término de la energía oscura que permite conocer el valor actual de la aceleración de la expansión del Universo.

Parámetros del Modelo Estándar Cosmológico
La Relatividad General permite un conjunto de soluciones. Esto se debe a que es necesario usar parámetros que sólo se pueden obtener experimentalmente, midiéndolos.

Hay seis parámetros, de los cuales se pueden calcular otros derivados. Los valores de estos parámetros darán como consecuencia que el universo sea de una forma o de otra.

Es por eso que la medición de los mismos resulta de vital importancia para sostener o refutar el actual modelo. De allí la relevancia de este trabajo.

LOS DOS NUMEROS PRIMORDIALES
Los investigadores Héctor José de Vega y Norma Sánchez realizan un pronóstico de la precisión del satélite Planck en algunos parámetros cosmológicos.

En este contexto, el origen del universo (hace 13.700 millones de años) dependió de dos números cruciales y medibles hoy: son los parámetros llamados r y ns (los números iniciales), donde
r (Ratio Tensor-a-escalar) describe la cantidad de las ondas iniciales que dieron lugar al espacio y el tiempo (ondas gravitacionales primordiales) y
ns (Índice espectral escalar) caracteriza los grumos (o "semillas") que dieron origen a la materia y que luego formaron las galaxias, planetas, y el universo de hoy. Todos los valores de estos dos números r y ns están encapsulados en una región en forma "banana".

Universo Banana

Figura 1: Universo "Banana" con los valores de ns en la abscisa y r en la ordenada

Sánchez y de Vega, junto con científicos italianos del equipo del satelite Planck (de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana) pronostican que el valor del número r que el satélite podrá hallar estará entre 0.028 y 0.116 con el valor más probable 0.04, y que para el número ns el valor será 0.9608.

Tabla 3: valores de los parámetros que más concuerdan, valores medios y deviaciones estándard para parámetros cosmológicos. Buriaga et al, ApJ, 2010.

Si el satelite Planck encuentra estos números, realmente será una verificación importantitisima en la historia del Universo.

Y como Sánchez y de Vega explican con sencillez: "Estos dos números abren las puertas del origen del Universo".

Hablamos de estos investigadores anteriormente, en:
"Argentinos tras la masa de la materia oscura",
"Dos argentinos más cerca del origen del cosmos",
"Dos argentinos limitan la inflación del Universo".

La Profesora Dra. Sánchez es la directora de la escuela y museo "Daniel Chalonge" del Observatorio de París. La Dra. Sánchez fue propuesta con un proyecto de ley del GEN como ciudadana ilustre de la Provincia de Buenos Aires.

El hecho de pensar al universo como "nacido de una banana" es claramente sólo una analogía por el gráfico anterior. Una analogía que en este caso no tiene un valor divulgativo o esclarecedor, como sí ocurre en otros casos.

Pero la tomé porque hace unos días el amigo Alejandro Tropea nos ilustraba sobre La banana de Newton y la Ucronía. Otra vez, en un contexto distinto, la banana, por su curvatura, en alusión al universo.
En La risa de la ciencia, Alejandro no sólo me roba una sonrisa, sino que también permite conocer términos o hechos que quizás no sabíamos. Lo recomiendo siempre.

Y, de alguna manera, los astrofísicos parecen tratar de "pelar" esa banana cósmica, aunque quizás termine siendo una cebolla de infinitas capas fractales...

Fuentes y links relacionados

Forecast for the Planck precision on the tensor to scalar ratio and other cosmological parameters
C. Burigana, C. Destri, H. J. de Vega, A. Gruppuso, N. Mandolesi, P. Natoli, N. G. Sanchez
ApJ, Volume 724, Number 1
DOI: 10.1088/0004-637X/724/1/588
arXiv:1003.6108v2

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