Los últimos datos obtenidos por la sonda Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) confirman, con un alto grado de certeza, el modelo cosmológico estándar que describe actualmente la formación y la evolución del Universo. Las conclusiones, que acaban de presentarse, ratifican, con mayor precisión que en anteriores publicaciones (en 2013 y 2015), la temperatura y la polarización de la conocida como radiación de fondo de microondas (o CMB, por sus siglas en inglés), una luz fósil que se generó en el inicio del Universo y cuyas características nos proporcionan una valiosa información sobre la edad, el ritmo de expansión, la historia y el contenido energético del Cosmos.

Según Jan Tauber, científico del proyecto Planck de la ESA, “hasta ahora el modelo estándar de la Cosmología ha superado todas las pruebas y Planck ha hecho las medidas que lo demuestran”. Por su parte, Reno Mandolesi, investigador principal del instrumento LFI (Low Frequency Instrument) de la Misión Planck en la Universidad de Ferrara (Italia), considera que el rigor obtenido en el procesamiento de los datos pone fin a la prudencia previa sobre su validez y afirma que "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”.

Estos resultados finales, que han sido bautizados como ‘el legado de Planck’, confirman a los cosmólogos su actual descripción del Universo como un lugar que contiene materia ordinaria, materia oscura fría y energía oscura, y poblado por estructuras que se habrían originado en una breve fase inicial de expansión acelerada denominada inflación. Sin embargo, aunque la misión ha proporcionado a los investigadores una reafirmación de sus modelos, sigue habiendo algunos interrogantes por resolver.

Para José Alberto Rubiño, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y miembro del consorcio Planck, “el legado de Planck verifica, con una precisión sin precedentes, el modelo cosmológico estándar, aunque este modelo no está completo, puesto que no se ha conseguido una detección de ondas gravitacionales primordiales, tal como predicen los modelos de Inflación”.  Y añade: “Los mapas de Planck son una guía excepcional en nuestra búsqueda de esa señal primordial asociada a la primera fracción de segundo de vida de nuestro Universo”.

Una nueva Física

Otra de las cuestiones que aún necesita una explicación está relacionado con la expansión del Universo, cuyo ritmo viene dado por la llamada Constante de Hubble. Para calcular este valor, que mide el ritmo con el que la velocidad de expansión del Universo varía con la distancia, se pueden utilizar dos técnicas: una tradicional, usando el Universo local y midiendo la luminosidad aparente de ciertos tipos de estrellas variables cercanas y de estrellas en explosión cuya luminosidad absoluta se puede estimar de forma independiente; y otra basada en el Universo temprano y distante, usando el modelo cosmológico que se ajusta a la imagen del fondo cósmico de microondas.

Aunque estas dos formas radicalmente diferentes de determinar la constante de Hubble proporcionan resultados próximos, ambas partes están convencidas de que cualquier error producido por sus métodos de medida es demasiado pequeño como para causar la discrepancia. Por lo que muchos piensan que quizás haya una “nueva física” que encontrar.

Esta física estaría relacionada con la detección de partículas o fuerzas exóticas que podrían estar afectando a los resultados. No obstante, los resultados de Planck imponen rigurosas restricciones a esta línea de pensamiento debido a que se ajusta muy bien a la mayoría de las observaciones. “Por el momento, no debemos emocionarnos demasiado por encontrar una nueva Física: podría ser que la discrepancia relativamente pequeña pudiera explicarse como una combinación de pequeños errores y efectos locales. Pero necesitamos seguir mejorando nuestras medidas e ideando nuevas maneras de explicarlo,” sostiene Tauber.

Una historia de prudencia

Planck se lanzó en 2009 y recogió datos hasta 2013. Su primera publicación, que apareció ese mismo año, se basó únicamente en la temperatura de la radiación de fondo de microondas y usó solo los dos primeros cartografiados del cielo de la misión. Su ‘imagen’ del Cosmos, aunque similar a la obtenida por las dos misiones de la NASA anteriores, COBE y WMAP, mostró por primera vez la huella del Universo temprano con una precisión y nitidez sin precedentes.

Los datos también proporcionaron evidencias de la inflación, mostrando la distribución relativa de pequeñas fluctuaciones primordiales que sembraron todas las estructuras cósmicas conocidas. Planck midió además su polarización, la manera en que la luz vibra en una dirección predilecta y que lleva implícita la huella de la última interacción entre la radiación y la materia en el Universo temprano y, por lo tanto, contiene información sobre los primeros instantes del Cosmos.

En 2015, una segunda publicación recopiló todos los datos recogidos por la misión utilizando ocho cartografiados del cielo. Planck proporcionó información sobre la temperatura y la polarización, pero con un inconveniente: la calidad de algunos datos de la polarización no era suficientemente buena y algunas conclusiones precisaban de confirmación. Esta prudencia ha dado paso finalmente a la evidencia con los nuevos datos procesados en 2018 que se acaban de dar a conocer.

La misión Planck ha contado desde sus inicios con la colaboración del personal investigador del IAC y de su Área de Instrumentación, donde un equipo bajo la dirección del Profesor Rafael Rebolo  (co-Investigador de esta misión espacial) desarrolló entre los años 1993 y 2008 la electrónica de control del instrumento de baja frecuencia (LFI), el software de control de este instrumento  y su software de compresión de datos. Además, desde el IAC J.A. Rubiño ha coordinado uno de los siete grupos de ciencia principales de la misión Planck (el de “Cúmulos de galaxias”). Y entre otros aspectos, el grupo de cosmología del IAC ha contribuido al procesado y validación de los mapas del instrumento LFI a través del denominado LFI Core Team.

Lista de publicaciones de Planck:

https://www.cosmos.esa.int/web/planck/publications

Vídeo sobre el legado de Plank (ESA/Planck Collaboration)

Notas de prensa relacionadas:

La misión espacial Planck recibe el premio Gruber de Cosmología

Contacto:

• José Alberto Rubiño Martín, investigador del IAC: jalberto [at] iac.es (jalberto[at]iac[dot]es)
• Beatriz Ruiz Granados, investigadora del IAC: bearg [at] iac.es (bearg[at]iac[dot]es)