Los resultados de la misión WMAP de la NASA tras 9 años de observación

Dibujo20121220 wmap-9 spectrum tt and te

El satélite WMAP (Wilkinson MAP) de la NASA estudia el fondo cósmico de microondas (CMB) desde hace 9 años. Los resultados para un ajuste al modelo de consenso ΛCDM con 6 parámetros libres gracias WMAP-9 (combinado con eCMB+BAO+H0) son: el (4,628 ± 0,093)% del universo es materia bariónica; el (24,02 ± 0,88)% del universo es materia oscura (fría); el (71,35 ± 0,96)% es energía oscura (supuesta resultado de una constante cosmológica, o sea, con ω=−1); el índice espectral escalar es 0,9608 ± 0,0080; el universo es plano Ωk = −0,0031 ± 0,0039, con |Ωk| < 0,0094 al 95% CL (suponiendo Ωk > 0, se obtiene Ωk < 0,0062 al 95% CL). Todas las anisotropías observadas son gaussianas, como predice la teoría de la inflación. El número de neutrinos es 3,26 ± 0,35 3,84 ± 0,40 (valor corregido el 30 de enero de 2013 porque había un error en el análisis), con una masa total < 0,44 eV al 95% CL. En cuanto a la ecuación de estado de la materia oscura se obtiene −1,162 < ω < −0,983 (compatible con una constante cosmológica). La edad del universo es de (13,772 ± 0,059) Gyr (miles de millones de años). La constante de Hubble es (69,32 ± 0,80) km/s/Mpc. Los interesados en más detalles pueden consultar la tabla 17 de la página 128 del artículo técnico de C. L. Bennett et al., “Nine-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Final Maps and Results,” arXiv:1212.5225, 20 Dec 2012 [más información]; G. Hinshaw et al., “Nine-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Parameter Results,” arXiv:1212.5226, 20 Dec 2012.

Los nuevos resultados de WMAP-9 se han obtenido utilizando nuevas técnicas de análisis y para la máscara que oculta los objetos del primer plano (por ejemplo, WMAP-9 ha visto a Júpiter y Saturno). Por supuesto, la “vida científica” de estos nuevos parámetros cosmológicos no será muy larga, hasta que se publiquen los resultados del satélite Planck de la ESA en el congreso ESLAB 2013 “The Universe as seen by Planck,” Noordwijk (The Netherlands), 2-5 April 2013. Aún así, es muy interesante comprobar que son compatibles con el big bang con inflación y que el número de neutrinos ya es más próximo a tres que a cuatro (como indicaban los datos WMAP-7). Dibujo20121220 wmap-9 cosmological parameters

PS (4 feb 2013): Por lo que parece hubo un error en el cálculo del número de especies de neutrinos publicado el 20 de diciembre de 2012, que ha sido corregido el 30 de enero de 2013. El cambio del valor 3,26 ± 0,35 al nuevo valor 3,84 ± 0,40 vuelve a dejar abierta la posibilidad de que haya 4 especies de neutrinos (sigue habiendo una desviación de más de dos sigmas respecto al valor del modelo estándar, sólo tres neutrinos). Habrá que esperar a los resultados del satélite Planck para aclarar este importante punto.

11 Comentarios

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emulenewsemulenews

Hicsuntdraconis, son tres. Lo que pasa es que la medida cosmológica del número de tipos de neutrinos arrojaba un valor cercano a 4, pero con gran desviación típica. Si hubiera 4 tipos de neutrinos, la explicación más sencilla es que el cuarto sea un neutrino estéril. Los neutrinos estériles podrían ser la explicación de ciertos hechos experimentales, por lo que aún se les sigue buscando. Ahora parece que todo apunta a que no hay ninguno (observable en el CMB).

Por cierto, en cosmología el número de “neutrinos” quiere decir el número de partículas ultrarrelativistas neutras de muy baja masa. Las únicas que conocemos son los neutrinos.

Alejandro Rivero

Y la siguiente pregunta, es si es capaz de distinguir la cosmologia entre neutrinos con dos grados de libertad o con cuatro, porque amaraski parece implicar que este dato ya definitivamente prohibe el que sean tres neutrinos “de Dirac”, con cuatro grados de libertad, lo que seria muy nuevo, y a mi me extraña que siendo que este es el dato de toda la vida, “entre 3 y cuatro”, pueda ser de alguna manera novedoso.

hicsuntdraconis

¡Ah, diablos! así sí. Aunque temo que ha de resultar difícil encajar el neutrino estéril en la Teoría Estándar. Espero que su correspondiente $latex sigma$ se vaya reduciendo con el andar del tiempo, o los físicos teóricos volverán a quedar desbordados como en la época de la proliferación del zoo de partículas. Éramos pocos y parió la cosmología. Mil gracias de nuevo, Francis.

Alejandro Rivero

Entiendo que este limite en el numero de especies de neutrinos no excluye tres neutrinos “de Dirac” a secas, ¿no? Si no, no entiendo por queé todo el mundo ha estado de siempre discutiendo sobre mecanismos de see-saw u otras tecnicas que requierenesta estructura, mientras que como dices la medida cosmologica siempre ha rondado el cuatro.

emulenewsemulenews

No los excluye, Alejandro, si las partículas quirales derechas (nu-R) tienen gran masa y no se comportan como partículas ultrarrelativistas a escala cosmológica.

Alejandro Rivero

Hmm ya veo. En un seesaw normal la izquierda se queda a masa Majorana^2/Dirac y la derecha a Majorana, lo que garantizaria que no son ultrarrelativistas a escala cosmológica, supongo (¡un dia ya aclararas mas esto! ¿lo son los electrones? ¿lo es el top quark?). Pero si se quedan con masa proxima a la de Dirac y simplemente esteriles de interacciones, ¿contribuirian a la cuenta?

amarashiki

Ese es el punto que quería explicar…N_eff es el número de especies relativistas ligeras y aunque los datos de LHC sugieren 3 only, cosmología permite elevar ese número en uno o dos (y quizás eso podría explicar algunas anomalías observadas en experimentos con neutrinos). Por otra parte, un mayor número de especies de neutrinos ligeros choca con la aparente simetría de familias/generaciones de leptones y quarks, salvo el Right-handed sector. Si los resultados de IceCube me interesan es porque a priori un telescopio de neutrinos debería ser sensible a la identificación de nuevas especies/estados de neutrinos, sean Dirac, pseudoDirac o Majorana,…Aunque la espinorología tiene muchas sutilezas, como los ELKO fields, una idea exótica cuya génesis se debe al tristemente fallecido Lounesto.

alejandro rivero (@arivero)

Bueno, chocar chocar no choca porque ningun modelo en uso desde los ochenta pone masa de Dirac exclusivamente, asi que como muy mal se queda medio neutrino ultrarrelativista y el otro medio o bien a la escala de GUT o a alguna intermedia, que seria la de la ruptura de la simetria L-R, si el modelo tiene tal simetria. Y antes del setenta y cinco ni siquiera habia tres neutrinos 😀

Otra cosa es que este N_eff se hace dificil de leer para los no expertos, incluso con la explicacion que viene en el siguiente paper, el arXiv:1212.5226. En el PDG usan otro parametro, N(T), que incluye los grados de libertad del foton y los de los neutrinos, estos ultimos multiplicados por un 7/8 que viene de la distribucion de fermi comparada con la de bose. Los teoricos del WMAP emplean otra parametrizacion donde al 7/8 le ponen un factor para poderlo poner todo como multiplo de la densidad de fotones… un lio, para mi que soy de particulas y no de cosmologia. En cualquier caso, acaban diciendo que “en el modelo estandar, Nν = 3.04″ (la referencia es a http://arxiv.org/abs/astro-ph/0111408 ) asi que viene a dar la impresion de que en efecto cada entero en N_eff cuenta como dos grados de libertad de un fermion ligero, y/o como lo que dios quiera si se rellena con bosones.

Fer137Fer137

“” ¿Como puedes detectar CMB, en un cuerpo con masa como la tierra; si el CMB por ser luz, ya debería de avernos adelantado hace muchos anos luz?
¿Cómo Planck y anteriores,… puede medir la misma radiación hacia cualquier ángulo (esteroradianes) que se enfoque; si dicen ustedes, que nuestro universo es producto de una geometría en forma de copa (inflacionaria)? No seria mejor aclararle muchas de estas cosas antes a la sociedad idiotizada “”

Para el supuesto caso de que sean preguntas reales y no retóricas:
1-Si el Universo no tiene centro, preguntate adonde habrían ido. 1b-Los años luz son medida de distancia.
2-La copa que hayas visto es un diagrama espacio-temporal, las 3 dimensiones espaciales aperecerán representadas en circulos bidimensionales en esa copa (en una en el papel o pantalla)
Mas detalles en:
http://www.youtube.com/watch?v=gmD-wuHZTsA

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