Los científicos han observado durante mucho tiempo un gradiente aparente en el fondo cósmico de microondas, pero no han podido determinar cuánto es real y cuánto se percibe. Los investigadores de USC Dornsife parecen haber encontrado una forma de respuesta.

Observado desde la Tierra, el universo parece un poco más caliente en un extremo que en el otro, al menos en términos del fondo cósmico de microondas (CMB). Pero la pregunta que atormenta a los cosmólogos es si ese desequilibrio en el CMB es real o es el resultado del efecto Doppler.

Los científicos de USC Dornsife, Siavash Yasini y Elena Pierpaoli, pueden haber encontrado una manera de concretar una respuesta.

Hecho más famoso quizás por Edwin Hubble, que lo usó para mostrar que el universo se está expandiendo, el efecto Doppler es el aparente cambio en la frecuencia de las ondas electromagnéticas debido al movimiento de los cuerpos que viajan rápidamente a través del espacio. Ondas como la radiación electromagnética:ondas de luz, Rayos X, microondas etc., parecen cambiar de energía, con aquellos que se mueven hacia un observador que parecen tener más energía, o más caliente, de lo que realmente son. Lo contrario es cierto para las ondas que se alejan del observador, que parecen más fríos.

Los científicos que miran al cielo ven que el espacio detrás de la Tierra parece más frío que el espacio más adelante, pero no está claro si eso es solo el efecto Doppler o una observación de una verdadera diferencia en la temperatura del CMB. Es un rompecabezas que ha persistido durante décadas.

Debido a que el CMB es energía sobrante del Big Bang, cuando todo el universo explotó hacia afuera desde un solo punto, los cosmólogos han asumido que está disperso uniformemente. La aparición de dos polos en el universo, uno más cálido que el otro, por tanto, debe ser el resultado del efecto Doppler, como resultado del desplazamiento del sistema solar a través del espacio.

"Creemos que un lado del CMB solo se ve más caliente porque nos estamos moviendo hacia él, y el lado opuesto parece más frío porque nos estamos alejando de él, "dijo Yasini, un doctorado estudiante de física y astronomía.

Los astrofísicos que miden la velocidad del sistema solar en relación con el CMB ajustan sus cálculos basándose en esta suposición, al igual que los cosmólogos que estudian el Big Bang y las condiciones poco después.

Pero esto podría ser un error después de todo.

"Si hay un dipolo intrínseco en el CMB, es decir, si un lado del cielo es en realidad parcialmente más caliente que el lado opuesto, la velocidad que asignamos al sistema solar con respecto al CMB sería incorrecta, ", Dijo Yasini. Esto afectaría la forma en que los científicos miden la velocidad de objetos distantes como las galaxias, y las teorías sobre lo que sucedió momentos después del Big Bang podrían cambiar.

Ejecutando cálculos para un estudio diferente pero relacionado, Yasini y el profesor de física y astronomía Pierpaoli, quien es el mentor de la escuela de posgrado de Yasini, Encontró un detalle interesante:el espectro de frecuencia del CMB promediado en el cielo será diferente si el dipolo es real y no solo como resultado del efecto Doppler.

En otras palabras, si el CMB es, De hecho, más caliente en un extremo del universo que en el otro, la temperatura media medida en todo el cielo será ligeramente diferente que si el CMB fuera realmente uniforme.

Los hallazgos de Yasini y Pierpaoli permitirán a los cosmólogos emprender la próxima generación de estudios CMB para determinar la naturaleza del dipolo CMB por primera vez en la historia. resolviendo el rompecabezas.

"Ahora que tenemos una base matemática para encontrar una respuesta, solo queda hacer las observaciones, "Dijo Pierpaoli.

Si resulta que una parte del dipolo es real y no solo el resultado del efecto Doppler, Los astrofísicos y los astrónomos tendrán que volver a calibrar todas sus medidas para obtener una visión más precisa del universo observable.

Igualmente importante, Los cosmólogos que estudian el Big Bang y las condiciones en el universo temprano tendrán nuevas direcciones que explorar para comprender cómo y por qué el CMB se dispersa de manera desigual. y cómo el universo llegó a ser como es ahora.