El Universo se está volviendo cada vez más caliente

«Nuestra nueva medición –explica Yi-Kuan Chiang, del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio– proporciona una confirmación directa del trabajo fundamental de Jum Peebels , premio Nobel de Física de 2019, quien expuso la teoría de cómo se forma la estructura a gran escala del universo».

Se entiende por «estructura a gran escala del universo» la forma en que los cúmulos de galaxias se distribuyen a escala universal, más allá de las galaxias individuales. Dicha estructura se crea a partir del colapso gravitatorio de materia oscura y gas.

« A medida que el Universo evoluciona –prosigue Chiang– la gravedad atrae a la materia oscura y al gas que hay en el espacio para formar nuevas galaxias y cúmulos de galaxias. Ese arrastre es violento, tanto que cada vez hay más gas, que se comprime y se calienta».

Para Brice Ménard, de la Universidad John Hopkins y coautor de la investigación, podemos imaginar que todos esos átomos de gas son «succionados» hacia las galaxias del mismo modo en que la Tierra «succiona» a los miles de meteoroides que perforan continuamente su atmósfera. Esas partículas de polvo aceleran a medida que la gravedad terrestre las atrae, y terminan quemándose como estrellas fugaces. «Este patrón de calentamiento debido a fuerzas gravitacionales –prosigue– se puede aplicar a galaxias enteras, a cúmulos de galaxias e incluso más allá, a estructuras a gran escala del Universo».

Según Chiang, al verificar el aumento de temperatura general y medirla, su equipo ha puesto en manos de los científicos una eficaz herramienta para medir cómo se ha formado la estructura a gran escala del Universo.

Para conseguirlo, Chiang y su equipo utilizaron un nuevo método que les permitió estimar la temperatura del gas cada vez más lejos de la Tierra, lo que significa también cada vez más atrás en el tiempo, y compararla con la de las nubes de gas más cercanas a nosotros, y por lo tanto más recientes. De este modo, los investigadores pudieron confirmar que el Universo, sin lugar a dudas, se está calentando con el tiempo a causa del colapso gravitacional de la estructura cósmica, y es más que probable que ese calentamiento continúe en el futuro .

Para comprender cómo la temperatura del Universo ha cambiado a lo largo de su historia, los investigadores utilizaron datos de dos misiones, Planck y Sloan Digital Sky Survey. La primera es una europea en la que también participa la NASA y que es capaz de detectar anisotropías (pequeñas diferencias de temperatura) en el Universo casi desde el Big Bang, y la segunda es una de las mayores recopilaciones que existen de imágenes detalladas y espectros de luz del Universo.

Los científicos combinaron datos de las dos misiones y evaluaron las distancias de los gases calientes cercanos y lejanos midiendo su desplazamiento hacia el rojo , un sistema que permite estimar lo rápido que se alejan los objetos distantes de nosotros y a qué distancias se encuentran. Cuanto más lejos está una estrella o una galaxia, mayor es la longitud de onda de su luz, que se desplaza hacia el color rojo del espectro.

El concepto funciona porque la luz que vemos de los objetos más alejados de la Tierra es más antigua de la que procede de los objetos más cercanos. La luz de los objetos más distantes, en efecto, ha tenido que hacer un viaje más largo para llegar hasta nuestros telescopios. Este hecho, junto a un método que es capaz de estimar la temperatura a partir de la luz, permitió a Chiang y sus colegas medir la temperatura media de los gases en el Universo temprano (los que rodean a los objetos más lejanos) y compararla después con la temperatura media de los gases más próximos a la Tierra.

Así, los investigadores hallaron que en el universo actual esos gases alcanzan temperaturas de cerca de dos millones de grados alrededor de los objetos más cercanos a la Tierra. Lo cual es aproximadamente 10 veces la temperatura de los gases alrededor de objetos más lejanos y más atrás en el tiempo.

El Universo, dice Chiang, se está calentando debido al proceso natural de formación de galaxias y otras estructuras. Algo que no tiene nada que ver con el calentamiento del clima de la Tierra.