¿Burbujas de expansión?

omos el Universo viéndose a así mismo, estudiándose, analizándose, tratando de comprenderse. El origen del Cosmos es nuestro propio origen. Una de las ventajas más increíbles con la que contamos para el estudio del Universo es el fondo cósmico de radiación. Su descubrimiento en 1965 por Penzias y Wilson supuso un antes y un después en Cosmología. Consiste en un baño de microondas que llena el Universo, una radiación debida sólo a la presencia de un material caliente y cuyo perfil se corresponde a la perfección a lo que en Física llamamos cuerpo negro.

Unos 400.000 años después del Big Bang el Universo se hizo transparente por primera vez, una vez pasado el umbral de ionización (un plasma, como el que había previamente, es opaco a la radiación electromagnética). Por primera vez la materia se desacopló de la radiación. La información, en forma de ondas electromagnéticas, pudo entonces atravesar el Universo por primera vez.

Desde entonces ha estado viajando durante 13.000 millones de años a través de un Cosmos en expansión. Es precisamente esta radiación primordial la que se corresponde con el fondo cósmico de microondas (FCM). Como el Universo ha estado expandiéndose desde el Big Bang, las longitudes de onda procedentes del fondo cósmico de radiación que nos llegan ahora están alargadas hasta la gama de las microondas. Esas longitudes de onda se corresponden a una temperatura de unos 3 grados Kelvin. Nada natural en el Universo puede estar más frío en este momento que esos 3 grados Kelvin. Cuando el ser humano alcanza un nuevo récord de baja temperatura consigue un estado de la materia único, algo que nunca se ha dado en la Naturaleza (sólo quizás conseguido por otras civilizaciones avanzadas), revelándose por primera unas propiedades cuánticas que estaban ya ahí, pero que nunca antes se habían podido manifestar.

Actualmente, a la espera de poder ver el fondo cósmico de neutrinos, el FCM es nuestra única ventana al origen de todo: de la materia, de la energía, del espacio, del tiempo…, y de nosotros mismos. Cuando apuntamos nuestros telescopios a esa radiación, es decir, hacia cualquier dirección del espacio, vemos, en directo, el Universo cuando tenía solamente 380.000 años de edad. Ahí está contenida una información vital sobre la naturaleza del Cosmos, sobre su origen. El análisis de su estructura, el estudio de sus pequeñas irregularidades, esas regiones ligeramente más frías o cálidas que el promedio, puede destruir teorías y avalar otras. De ahí el interés de los científicos por estudiarlo.
Aunque se puede estudiar el FCM desde el suelo, hay que ir al espacio si queremos precisión en las medidas. El primer satélite en estudiarlo fue COBI, al que le siguió WMAP. Ahora es Planck el que está levantando mapas más detallados y cuyos resultados científicos tardarán un poco en hacerse públicos.
Pero WMAP reveló un fenómeno extraño: una pequeña región singular más fría que el resto. Desde entonces los teóricos han estado devanándose los sesos para explicarlo. Quizás es la manifestación en un gran hueco sin materia situado entre nosotros y el FCM. Quizás es la manifestación de un universo vecino. O quizás es sólo un artefacto en las medidas.
La última explicación interesante en hacerse pública acerca de esta región fría viene de Anže Slosar, del Brookhaven National Laboratory en Upton (New York), y sus colaboradores. Según estos científicos, esa región más fría podría deberse a una burbuja de espacio que se expande de diferente manera a la del resto del espacio del Universo. Esa burbuja se habría formado sólo una pequeña fracción de segundo después del Big Bang, durante el periodo que llamamos inflación.

La inflación consistió en un periodo muy corto de rápida expansión al poco de darse el Bib Bang (10-36
segundos después) durante el cual el Universo multiplico en varios órdenes de magnitud su tamaño (1028 veces), homogeneizando nuestro universo visible del resto (¿Megaverso?), para que así sea isótropo y homogéneo (el principio cosmológico), que es lo que observamos. No podemos ver la inflación, de hecho, es una idea puramente teórica introducida para explicar la gran homogeneidad y planitud del universo visible. Si estos físicos están en lo cierto, esta región fría del FCM sería un regalo increíble e inesperado, porque nos daría una ventana a la inflación.

La expansión, según esta idea y contrariamente a lo establecido, no habría sido del todo uniforme. Habría habido regiones que se habrían desincronizado del resto, expandiéndose a un ritmo ligeramente distinto. Esas burbujas podrían haber dejado un efecto duradero sobre la distribución de densidad de materia en el Universo. Las regiones cercanas a los bordes de las burbujas tendrían una densidad diferente al promedio. Estos científicos han calculado que esa burbuja interaccionaría con los fotones del FCM para así crear la apariencia en una región más fría.

La idea va un poco en contra del principio cosmológico e incluso de la navaja de Occam. Una inflación con bultos no parece tan perfecta y elegante como una expansión perfectamente simétrica, pero es razonablemente posible.
Quizás se puedan encontrar pruebas de esta o estas burbujas de expansión en los datos de Planck, tanto en la distribución de galaxias a gran escala como en el propio mapa del FCM que está levantando. El tiempo dirá si esta idea era buena o si es otra más que va a la papelera.

Desde el momento en que se escribió la parte anterior a esta nota y su publicación, la ESA ha difundido una noticia sobre Planck. Concretamente, este observatorio espacial ha realizado su primer mapa al completo del cielo. Aunque tiene valor publicitario y estético, de momento no lo tiene científico. Los datos que lo componen parecen estar sin reducir lo suficiente y sobre todo sin interpretar. En la imagen de arriba se puede apreciar que el FCM está en gran parte oculto por nuestra propia galaxia.

Se necesitarán unos dos años más de registros para disminuir por estadística todas las fuentes de ruidos y eliminar la señal de nuestra galaxia. A finales de 2012 se tendrán cuatro mapas completos del cielo obtenidos por Planck.
Se espera además poder observar los modos-B de polarización del FCM por primera vez, que se creen que están asociados a la inflación. Quizás incluso señales de ondas gravitatorias primordiales.

Cuando consigan aislar la señal del FCM del resto quizás podamos tener por fin pistas sobre la inflación. Estaremos alcanzado lo que algunos han llamado "El Dorado" de la Cosmología. y quizás podamos aclarar la naturaleza del "eje del diablo" (una extraña alineación de puntos calientes del FCM) y del "punto frío" tratado anteriormente.