La forma del universo no es algo en lo que pensemos a menudo. Pero mis colegas y yo publicamos un nuevo estudio que sugiere que puede ser asimétrico o unidireccional, es decir, que no es igual en todas las direcciones.
¿Deberíamos preocuparnos por esto? Bueno, el “modelo cosmológico estándar” actual, que describe el movimiento y la estructura del universo. el cosmos – Se basa en gran medida en el supuesto de que es isotrópico (parece igual en todas direcciones) y homogéneo cuando se promedia a grandes escalas.
Pero varias de las llamadas “tensiones” (o desacuerdos en los datos) desafían esta idea de un universo uniforme.
solo tenemos publicó un artículo Veamos una de las excitaciones más importantes, llamada anomalía del dipolo cósmico. Concluimos que la anomalía del dipolo cósmico plantea un serio desafío a la descripción más ampliamente aceptada del universo, el Modelo Cosmológico Estándar (también llamado Modelo Lambda-CDM)
Entonces, ¿qué es la anomalía del dipolo cósmico y por qué constituye un problema tan grande para los esfuerzos por describir el cosmos en detalle?
Empecemos con esto Fondo Cósmico de Microondas (CMB)que es una reliquia de radiación que quedó del Big Bang. El CMB es uniforme en todo el cielo con una precisión de una parte en un millón.
Por lo tanto, los cosmólogos se sienten seguros al modelar el universo utilizando la descripción “altamente simétrica” del espacio-tiempo de la teoría de la relatividad general de Einstein. Esta visión simétrica del universo, donde parece igual en todas partes y en todas direcciones, se conoce como “descripción FLRW”.
Esto simplifica enormemente la solución de las ecuaciones de Einstein y es la base del modelo lambda-CDM.
Pero hay varias anomalías importantes, incluida una muy debatida llamada Tensión de Hubble. Lleva el nombre de Edwin Hubble, quien descubrió en 1929 que el universo se está expandiendo.
En la década de 2000 comenzó a surgir entusiasmo a partir de varios conjuntos de datos, principalmente del Telescopio Espacial Hubble y, más recientemente, del satélite Gaia. Esta tensión es una discrepancia cosmológica, donde las mediciones de la tasa de expansión de los primeros días del universo no coinciden con las mediciones del universo cercano (más reciente).
La anomalía del dipolo cósmico ha recibido mucha menos atención que la tensión de Hubble, pero es aún más fundamental para nuestra comprensión del cosmos. Entonces, ¿qué es?
El fondo cósmico de microondas es simétrico a gran escala, una variación de esta radiación reliquia del Big Bang. Uno de los más notables se llama anisotropía dipolo CMB. Esta es la mayor diferencia de temperatura en el CMB, donde un lado del cielo es más caliente y el lado opuesto más frío: aproximadamente una parte entre mil. Se cree que esto se debe al movimiento local del sistema solar.
Como tal, no desafía el modelo Lambda-CDM del universo. Pero deberíamos encontrar variaciones relacionadas con otros datos astronómicos.
En 1984, George Ellis y John Baldwin preguntaron si existe una variación similar, o “anisotropía dipolar”, en la distribución del cielo de fuentes astronómicas distantes como las radiogalaxias y los quásares. Las fuentes deben estar muy distantes porque las fuentes cercanas pueden crear un “dipolo de agrupación” espurio.
Si la hipótesis FLRW del “universo simétrico” es correcta, entonces esta variación en fuentes astronómicas distantes debería estar determinada directamente por los cambios observados en el CMB. Esto se conoce como Prueba de Ellis-BaldwinDespués de los astrónomos.
Los valores de consistencia entre el CMB y las variaciones de la materia respaldarían el modelo lambda-CDM. Discord desafiará directamente esto y, de hecho, la descripción de FLRW. Debido a que se trata de una prueba muy precisa, el catálogo de datos necesarios para realizarla está disponible recientemente.
El resultado es que el universo no pasa la prueba de Ellis-Baldwin. No coincide con la variación de la materia en el CMB. Dado que las posibles fuentes de error son bastante diferentes para telescopios y satélites y para diferentes longitudes de onda en el espectro, es tranquilizador que se obtengan los mismos resultados con radiotelescopios y satélites terrestres que observan en longitudes de onda del infrarrojo medio.
La anomalía del dipolo cósmico se ha establecido así como un desafío importante para el modelo cosmológico estándar, incluso si la comunidad astronómica decide ignorarla en gran medida.
Esto puede deberse a que no existe una forma sencilla de solucionar este problema. Esto requiere abandonar no sólo el modelo lambda-CDM sino también la propia descripción FLRW y volver al punto de partida.
Sin embargo, se espera una avalancha de datos provenientes de nuevos satélites como Euclid y Sperex, y de telescopios como el Observatorio Vera Rubin y el Square Kilometer Array. Es concebible que pronto tengamos nuevos conocimientos audaces para construir un nuevo modelo cosmológico, aprovechando los avances recientes en un subconjunto de la inteligencia artificial (IA) llamado aprendizaje automático.
El impacto sobre la física fundamental -y nuestra comprensión del universo- será verdaderamente enorme.
