La temperatura promedio del universo también está aumentando

Por casi un siglo, los astrónomos entendieron que el Universo está en un estado de expansión. Desde la década del 1990, ellos comprendieron que hace cuatro mil millones de años, el ritmo de la expansión se está acelerando. A medida que esto avanza, y los conglomerados de galaxias y filamentos del Universo de distancian cada vez más, los científicos teorizan que la temperatura promedio del Universo disminuiría gradualmente.

Pero de acuerdo con una nueva investigación liderada por el Centro de Cosmología y Física de AstroPartículas (CCAPP por su sigla en inglés) de la Universidad del Estado de Ohio, parece que el Universo está realmente calentándose con el paso del tiempo. Después de investigar la historia térmica del Universo en los últimos 10 mil millones de años, el equipo concluyó que que la temperatura promedio del gas cósmico aumentó más de 10 veces, y alcanzó cerca de 2,2 millones K (~2,2 millones de grados Celcius) actualmente.

El estudio que describe los hallazgos, “The Cosmic Thermal History Probed by Sunyaev – Zeldovich Effect Tomography“, apareció recientemente en el The Astrophysical Journal. El estudio fue liderado por Yi-Kuan Chiang, investigador del CCAP, e incluye miembros del Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo (Kavli IPMU), de la Universidad Johns Hopkins y del Instituto Max-Planck para Astrofísica.

Mirando hacia el Big Bang

Para su estudio, el equipo examinó los datos térmicos de la Estructura en Gran Escala del Universo -esto se refiere a patrones de galaxias y materia en la escala cósmica más grande - y que es el resultado del colapso gravitacional de la materia oscura y de gas.

Como el Dr. Chiang explicó en un comunicado a la prensa de Ohio: "nuestra nueva medición entrega una confirmación directa del trabajo inicial de Jim Peebles - Premio Nobel de Física de 2019 - que expuso su teoría de cómo la estructura en gran escala se forma en el Universo. A medida que el Universo evoluciona, la gravedad agrupa materia oscura y gas del espacio en galaxias y aglomerados de galaxias. El arrastre es violento, tan violento que más y más gas es chocado y calentado.

Para medir los cambios térmicos de los últimos 10 mil millones de años, Chiang y sus colaboradores combinaron datos del Satélite Astronómico Infrarrojo Planck de la ESA y del Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Mientras que el Planck fue la primera misión europea que midió la temperatura del Cosmic Microwave Background (CMB), el SDSS es una investigación multiespectral masiva que creó los mapas 3D más detallados del Universo.

A partir de estos conjuntos de datos, el equipo correlacionó ocho mapas de intensidad del cielo del satélite Planck, con dos millones de referencias espectroscópicas del redshift del SDSS. Combinando mediciones del redshift (que se utilizan de forma rutinera para determinar la velocidad con que los objetos de están alejando de nosotros) y estimativas de temperatura con base en la luz, el equipo comparó la temperatura de nubes de gas más distantes (más atrás en el tiempo) con aquellas más cercanas a la Tierra.

A partir esto, el equipo fue capaz de confirmar que la temperatura media de los gases en el inicio del Universo (cerca de 4 mil millones de años tras el Big Bang) era más baja que 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.

En el pasado, muchos astrónomos argumentaron que el cosmos continuaría enfriándose a medida que se expandiera, algo que inevitablemente resultaría en el "Gran Frío" (o "Gran Congelamiento"). En contraste, Chiang y sus colegas mostraron que se puede cronometrar la evolución de la formación de la estructura cósmica "verificando la temperatura" del Universo.

Estos descubrimientos también pueden tener implicancias para las teorías que aceptan el "enfriamiento cósmico" como una conclusión precipitada. Por un lado, fui sugerido que una posible solución para la Paradoja de Fermi es que las inteligencias extraterrestres están durmientes y esperando que el Universo mejore (la Hipótesis de Estivación).