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La temperatura media del universo está en aumento

En teoría, la temperatura promedio del universo debería disminuir gradualmente a medida que se expande. Sin embargo, un nuevo estudio muestra que esta progresión se ha estado produciendo a la inversa en los últimos 10 mil millones de años y el universo se está calentando.

Universo
Durante los últimos 10 mil millones de años la temperatura promedio del gas cósmico aumentó más de 10 veces.

Durante casi un siglo, los astrónomos han comprendido que el Universo se encuentra en un estado de expansión. Desde la década de 1990, han comprendido que, hace cuatro mil millones de años, el ritmo de expansión se está acelerando. A medida que esto progresa, y los cúmulos de galaxias están cada vez más distantes, los científicos teorizan que la temperatura promedio del Universo disminuirá gradualmente.

Pero, según una nueva investigación dirigida por el Centro de Cosmología y Física de Astroparticulas de la Universidad Estatal de Ohio (CCAPP), parece que el Universo se está calentando con el paso del tiempo. Después de investigar la historia térmica del Universo durante los últimos 10 mil millones de años, el equipo concluyó que la temperatura promedio del gas cósmico aumentó más de 10 veces y alcanzó aproximadamente 2,2 millones de K (~ 2,2 millones de ºC) en la actualidad.

El estudio que describe sus hallazgos, "The Cosmic Thermal History Probed by Sunyaev – Zeldovich Effect Tomography", se publicó recientemente en The Astrophysical Journal. El estudio fue dirigido por Yi-Kuan Chiang, investigador de CCAPP, e incluyó a miembros del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU), la Universidad Johns Hopkins y el Instituto Max-Planck de Astrofísica.

Para su estudio, el equipo examinó los datos térmicos de la Estructura a Gran Escala (LSS) del universo. Esto se refiere a patrones de galaxias y materia en las escalas cósmicas más grandes, que es el resultado del colapso gravitacional de materia oscura y gas. Como explicó el Dr. Chiang en un comunicado de prensa del estado de Ohio:

Nuestra nueva medición proporciona una confirmación directa del trabajo fundamental de Jim Peebles, el Premio Nobel de Física de 2019, quien expuso la teoría de cómo se forman las estructuras a gran escala en el universo. A medida que el universo evoluciona, la gravedad arrastra materia oscura y gas del espacio a galaxias y cúmulos de galaxias. El arrastre es violento, tan violento que cada vez se calientan más gases.

Para medir los cambios térmicos durante los últimos 10 mil millones de años, Chiang y sus colegas combinaron datos del satélite astronómico infrarrojo Planck de la ESA y Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Si bien Planck fue la primera misión europea en medir la temperatura del fondo cósmico de microondas (CMB), el SDSS es un estudio multiespectral masivo que creó los mapas 3D más detallados del Universo.

A partir de estos conjuntos de datos, el equipo correlacionó ocho de los mapas de intensidad del cielo de Planck con dos millones de referencias espectroscópicas de desplazamiento al rojo SDSS. Combinando mediciones de desplazamiento al rojo (que se utilizan habitualmente para determinar la velocidad a la que los objetos se alejan de nosotros) y estimaciones de temperatura basadas en la luz, el equipo comparó la temperatura de nubes de gas más distantes (más atrás en el tiempo) con los más cercanos a la Tierra.


A partir de esto, el equipo de investigación pudo confirmar que la temperatura promedio del gas al comienzo del Universo (aproximadamente 4 mil millones después del Big Bang) era más baja de lo que es ahora. Esto aparentemente se debe al colapso gravitacional de la estructura cósmica a lo largo del tiempo, una tendencia que continuará y se volverá más intensa a medida que la expansión del Universo continúe acelerándose.

Como resumió Chiang, el Universo se está calentando debido al proceso natural de formación de galaxias y estructuras.

A medida que el universo evoluciona, la gravedad reúne materia oscura y gas en el espacio en galaxias y cúmulos de galaxias. El arrastre es violento, tan violento que cada vez más gas se descarga y se calienta... estos fenómenos están sucediendo en escalas muy diferentes. No están conectados de ninguna manera.

En el pasado, muchos astrónomos han argumentado que el cosmos continuaría enfriándose a medida que se expandiera, algo que inevitablemente resultaría en el "Gran Frío" (o "Gran Congelamiento"). Por el contrario, Chiang y sus colaboradores demostraron que los científicos pueden cronometrar la evolución de la formación de la estructura cósmica "comprobando la temperatura" del Universo.