Perdón, los datos de esta entrada están extraídos de tuits y de la web del CNRS. El hermetismo de la ESA no permite más. Esta mañana en la conferencia Planck 2014, Ferrara, Italia, se han presentado datos cosmológicos interesantes, pero lo más esperado aún sigue velado.
Los datos más deseados del telescopio espacial Planck de la ESA son los mapas de polarización del fondo cósmico de microondas a las frecuencias relevantes para la búsqueda de los modos B, mapas HFI a 100, 143 y 217 GHz, y mapas LFI a 30, 44 y 70 GHz. Estos mapas aún no se han publicado (parece que todavía se está trabajando en ellos). El 22 de diciembre se desvelarán nuevos datos, pero no sabemos aún si todos los que deseamos conocer (quizás haya que esperar a 2015).
En mi opinión, lo más importante es que se han corregido ciertos errores sistemáticos en el análisis de los datos de Planck que han permitido reducir la tensión con los datos de WMAP9/ACT, que ahora sólo difieren en un 0,3% entre sí. Este fue el tema de mi charla Naukas Bilbao 2013.
La fuente de las figuras de esta entrada con datos son Twitter y “Planck : nouvelles révélations sur la matière noire et les neutrinos fossiles,” CNRS, 01 Dec 2014. Los miembros franceses de la colaboración han liberado algunas imágenes interesantes en “Planck révèle l’invisible,” 01 Dec 2014.
Esta es la nueva imagen del fondo cósmico de microondas gracias a Planck 2014.
Mapas del efecto Sunyaev-Zeldovich (interacción entre los fotones del fondo cósmico de microondas y los electrones calientes en los supercúmulos galácticos). A la izquierda el hemisferio norte galáctico y a la derecha el hemisferio sur.
Estas figuras comparan los resultados de Planck con las predicciones teóricas. Muestran la gran precisión alcanzada para multipolos por encima de 30 (en las figuras de abajo para TE y EE se ha cortado en dicho valor). Por debajo de 30 los multipolos tienen gran dispersión (debido a errores sistemáticos que será difícil reducir). Los datos de los modos E permiten estimar los modos B debidos al efecto de lente gravitacional de la materia.
Los resultados de Planck para modos B debidos a lentes gravitacionales son comparables a los de SPT 2013, BICEP2 2014 y Polarbear 2014, como meustra esta imagen. No se deben confundir estos modos B espúreos con los modos B cosmológicos de origen inflacionario. Los datos correspondientes no han sido publicados y estas figuras parecen indicar que va a ser muy difícil observarlos.
Por fortuna los miembros franceses de Planck han publicado “Planck éclaire la matière noire : combien, quoi, où,” 01 Dec 2014. La materia ordinaria constituye el (4,92 ± 0,03)% del universo, y la materia (bariónica más oscura) constituye el (31,6 ± 0,9)%. Estas tartas de contenido del universo han de ser tomadas con cuidado, pues aún se trata de resultados preliminares.
Pocos datos cosmológicos detallados es han publicado en Twitter. Destacaré que el nuevo valor de la constante de Hubble es H0=68,3. Además, el mapa de 353 GHz permite estimar el valor de τ =0,071 ± 0,013 (una sigma por debajo del valor τ = 0,085 obtenido por WMAP9 y usado en el análisis de los resultados de Planck 2013).
Las anisotropías del fondo cósmico de microondas siguen una distribución gaussiana, con una pequeña componente no gaussiana debida a la inflación cósmica. Los nuevos límites para dicha componente, según Twitter, son similares a los observados en los resultados de Planck 2013. Tampoco han desaparecido las anomalías para multipolos bajos y la asociada a la mancha fría, que según Twitter no cambian de forma apreciable.
La aniquilación de la materia oscura produce radiación, lo que cambia la proporción entre la materia y la radiación en el universo. Por tanto, afecta a la evolución del universo y deja una señal cosmológica en el fondo cósmico de microondas. Gracias a ello Planck puede ofrecer un mapa de exclusión de la materia oscura en función de su masa. Lo más interesante es que excluye la región de interés para AMS-02 (en la ISS, Estación Espacial Internacional), PAMELA y parte de los de Fermi (NASA), la famosa línea a 130 GeV. Gran parte de los modelos de materia oscura basados en el exceso de positrones observado por Fermi, AMS-02 y PAMELA se pueden descartar. Aunque todavía no se excluyen todos los indicios observados por el telescopio Fermi (la asociada a excesos a 30 GeV).
En este energía se muestra en función de la masa de la partícula de materia oscura (mχ) la sección eficaz de aniquilación durante la época de recombinación (promediada térmicamente), es decir, <σv>*feff, where <σv>, donde feff ~ 0,2 es la eficiencia de absorción. Recuerda que para una partícula WIMP con masa ~10 GeV se estima <σv> = 3 × 10–26 cm³/s. Por tanto, los nuevos datos de Planck excluyen partículas WIMP con masa menor de unos ~10 GeV. Un resultado muy interesante en el contexto de los modelos de materia oscura. Más información en este tema en Tracy R. Slatyer et al., “CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch,” Phys. Rev. D 80: 043526, 2009; arXiv:0906.1197 [astro-ph.CO].
Los datos cosmológicos nos permiten estimar el número Neff y la suma total de la masa ∑m de las partículas ultrarrelativistas (partículas de baja masa que se mueven a casi la velocidad de la luz en el vacío). Las únicas partículas de este tipo que conocemos son los neutrinos. Por ello se suele decir que Neff y ∑m son observables cosmológicos para los neutrinos.
Los nuevos datos de Planck indican que el número de especies de neutrinos es 2,98 ± 0,20, y combinando Planck2014+BAO es 3,04 ± 0,18, valores que son compatibles con el resultado del modelo estándar (LEP2 estimó 3,046). Por tanto, se descartan los neutrinos estériles (ligeros, es decir, que estén termalizados, los muy pesados no se pueden descartar).
Se ha presentado un nuevo límite superior para la suma de la masa de todos los neutrinos ∑m < 0,23 eV, pero no se ha obtenido un límite inferior (algo que todos los físicos esperamos que Planck llegue a ser capaz de determinar). Para saber más sobre los neutrinos recomiendo leer “Ce que Planck dit des neutrinos,” 01 Dec 2014.
Siento no poder contar mucho más. En el palacio de Ferrara donde se celebra la conferencia Planck 2014 no hay wifi, lo que ha reducido el número de personas que están tuiteando los resultados.
Además, el prometido vídeo streaming a través de youtube ha sido cancelado. Ni siquiera para la rueda de prensa, de la que sólo se han publicado unas pocas fotos en Twitter. Una pena, pero la ESA es así y tenemos que aceptarlo ( somos europeos y la financia nuestro dinero).
Coda final. Los nuevos datos de Planck nos dejan esta bonita imagen del mapa de polarización a 353 GHz. En las imágenes de abajo los colores muestran la emisión polarizada debida al polvo galáctico y el relieve muestra las líneas de campo magnético galáctico. Unas bellas imágenes que parecen cuadros impresionistas que han sido liberadas por los miembros franceses de la colaboración Planck.
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La entrada Nuevos datos de Planck sobre el fondo cósmico de microondas fue escrita en La Ciencia de la Mula Francis.