Una foto del Universo desde el abismo del tiempo

3 abril, 2013 | Por | Categoría: Medios

Imagen del espectro de la radiación cósmica de fondo de microondas. Foto ESA.

El telescopio espacial Planck ha enviado la última imagen del espectro de la radiación cósmica de fondo de microondas, cuyo descubrimiento valió el premio Nobel de 1978 a Arno Penzias y Robert Wilson, y convirtió al Big Bang en la teoría estándar sobre el origen del cosmos.

La existencia de la radiación cósmica de fondo había sido prevista en 1948 por Ralph Alpher y Robert Herman. Si el universo se ha expandido desde un tamaño muy pequeño, su temperatura y su densidad habrán disminuido con el tiempo. Poco después del Big Bang, mientras la temperatura era muy superior a 3000ºK, los átomos no podían existir, porque a esas temperaturas los electrones son expulsados. Toda la materia estaba entonces en estado de plasma, como el interior del sol. Era, por tanto, opaca. Cuando la temperatura descendió por debajo de unos 3000º, pudieron formarse átomos, la materia pasó al estado gaseoso y se hizo transparente. A partir de ahí, la luz procedente de distintos puntos del universo puede llegar hasta nosotros. Esa es la radiación cósmica de fondo, la imagen más antigua del universo que podemos percibir, pues su edad era solo de algunos cientos de miles de años.

Puesto que el universo se expande, las galaxias más lejanas se van alejando de nosotros. Este efecto puede medirse como un corrimiento al rojo del espectro de la luz que nos llega de ellas. La radiación cósmica de fondo, que es la imagen que viene de más lejos, es también la que ha sufrido el corrimiento al rojo más grande que podemos detectar. Tan grande, que esa luz ya no es luz, sino microondas. Por eso se llama radiación cósmica de fondo de microondas.

Las imágenes de la radiación cósmica obtenidas por telescopios espaciales cada vez más perfeccionados, que son imágenes compuestas, pues se construyen adosando unas a otras multitud de imágenes más pequeñas, suelen salir en los periódicos y a veces incluso alcanzan la primera página. Primero fue el COBE (Cosmic Background Explorer), que estuvo enviando datos durante los años noventa. Después fue el WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA, que funcionó durante la primera década del siglo XXI. Finalmente, ahora recibimos los primeros datos de la nave espacial Planck, de la Agencia Espacial Europea.

A medida que se obtienen imágenes y medidas más exactas, se van refinando las predicciones. Hasta los años noventa se decía que la edad del universo debía estar comprendida entre 10000 y 20000 millones de años. Con los datos del COBE se pudo afinar mucho más: entre 13000 y 14000 millones de años. Los datos de WMAP (que se hicieron públicos en diciembre pasado), combinados con otros datos obtenidos entre tanto, declaraban que la edad del universo es igual a 13772±59 millones de años. Los datos de Planck refinan la cifra hasta 13798±37. Es decir, ahora pensamos que la edad del universo está comprendida entre 13761 y 13835 millones de años. Hace tres meses pensábamos que estaba entre 13713 y 13831 millones de años, así que los datos nuevos son compatibles con los anteriores, aunque los afinan hacia la parte alta del campo de variabilidad. El universo es unos pocos millones de años más viejo.

Otro dato que se ha calculado es la mal llamada constante de Hubble, que mide la velocidad de expansión del universo en la actualidad. Mal llamada, porque no es constante, va cambiando con el tiempo. Hasta los años noventa se decía que su valor actual estaba comprendido entre 50 y 100. Con COBE se pasó a cifras entre 60 y 70. Los datos de WMAP(combinados) afinaban hasta 69,32±0,8 (o sea, entre 68,52 y 70,12). Pero ahora la nave espacial Planck nos dice que su valor es más pequeño: 67,15±1,2 (entre 65,95 y 68,35). Es decir, el universo se está expandiendo un poquito más despacio de lo que se pensaba.

Se observará que los campos de incertidumbre de la constante de Hubble obtenidos de WMAP y de Planck son disjuntos, no coinciden en absoluto. ¿Cómo se entiende esto? ¿Hasta qué punto podemos fiarnos de los márgenes de confianza que nos proporcionan los científicos, si luego resulta que el experimento siguiente saca los valores de sus límites anteriores?

Hay que tener mucho cuidado con la estadística. Cuando se habla de ella, mucha gente se hace ideas equivocadas. La curva que representa la probabilidad de que la constante de Hubble tome un valor determinado tiene la forma de una campana de Gauss, con el valor más probable en el máximo. Al dar el dato 69,32±0,8, se nos dice que 69,32 es el valor más probable, pero no se nos asegura que el valor real sea ese. El margen de incertidumbre (0,8) nos da la desviación estándar previsible, lo que significa que es probable que el valor real esté entre 68,52 y 70,12, pero tampoco nos da una seguridad absoluta. Existe una probabilidad considerable (más del 30%) de que el valor real esté fuera de ese intervalo. Un fenómeno así es lo que parece haber detectado el telescopio espacial Planck.

Si triplicamos el margen de incertidumbre, la probabilidad de pillar el valor correcto es mucho mayor, pasa a ser del 99,8%. O sea, que el intervalo obtenido por WMAP para la constante de Hubble está, casi con seguridad, entre 66,92 y 71,72, mientras que Planck nos dice que está entre 63,55 y 70,75. Un poco más pequeña que antes, pero ahora los intervalos se superponen bastante y la contradicción desaparece.

¿Por qué entonces no nos dan este último margen de incertidumbre? Porque los datos estadísticos se dan de la otra manera, pero hay que saber interpretarlos.

 

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