La tensión entre los modos altos e intermedios en el telescopio espacial Planck

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El telescopio espacial Planck de la ESA ha logrado la mejor estimación actual para los seis parámetros del modelo cosmológico de consenso ΛCDM. Para varios parámetros cosmológicos derivados (como la constante de Hubble) se observa una pequeña tensión (discrepancia) entre el valor de Planck y el obtenido por otros medios más directos. La discrepancia es similar a la que se obtiene cuando se comparan sus valores para los modos bajos ℓ<800 y altos ℓ<2500 de Planck. Por tanto, su origen son fluctuaciones estadísticas propias de cualquier análisis de datos.

Así lo concluye el análisis publicado en Planck Collaboration, “Planck 2016 intermediate results. LI. Features in the cosmic microwave background temperature power spectrum and shifts in cosmological parameters,” arXiv:1608.02487 [astro-ph.CO] (08 Aug 2016). Un resumen en Silvia Galli, “Planck CMB results: reviewing tensions between Planck and other data,” 13th International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (COMSATS), 30 Nov 2016 [materials].

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Te recuerdo que el telescopio espacial Planck de la ESA estudió el fondo cósmico de microondas a nueve frecuencias entre 30 y 857 GHz (LFI a 30, 44 y 70 GHz durante 48 meses y HFI a 100, 143, 217, 353, 545 y 857 GHz durante 29 meses). Su polarización fue estudiada a siete frecuencias entre 30 y 353 GHz (54 de los 72 bolómetros de Planck son sensibles a la polarización). El análisis de las anisotropías térmicas y su polarización permite estimar con gran precisión los seis parámetros del modelo cosmológico ΛCDM, llamados ωm, ωb, As, ns, τ y θ (explicación de su significado en la wikipedia).

Varios parámetros cosmológicos derivados, como la constante de Hubble en la actualidad H0 o la amplitud σ8 de las fluctuaciones de materia a 8 Mpc, se pueden estimar sin usar el fondo cósmico de microondas. Las medidas directas discrepan de los valores obtenidos por Planck, aunque solo a unas dos sigmas de confianza estadística. El caso más exagerado es la tensión a 2,7 sigmas entre H0 = 67,8 ± 0,92 según PlanckTT+lowP+lensing y H0 = 73,0 ± 1,80 según la escalera cósmica de Riess et al. (2016) [LCMF, 03 Jun 2016]. Pero también destaca la reciente tensión a 2,3 sigmas para S8 ≡ σ8 (Ωm/0,3)1/2 entre Planck y KiDS-450 [LCMF, 08 Dic 2016].

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Todas estas discrepancias tienen un origen común con la discrepancia entre los resultados de WMAP9 ( ℓ<600) y Planck15 (ℓ<2500). La comparación no es justa porque se comparan modos muy diferentes. La discrepancia desaparece cuando se comparan de forma justa a las mismas escalas, es decir, WMAP9 ( ℓ<600) y Planck15 (ℓ<800). Más aún, existe una discrepancia similar entre los parámetros cosmológicos derivados estimados por Planck15 (ℓ<800) y Planck15 (ℓ<2500), como ilustran las figuras de más arriba.

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Un análisis estadístico basado en simulaciones por ordenador de los datos de Planck15 (30<ℓ<800), Planck15 (30<ℓ<2500), Planck15 (ℓ<800) y Planck15 (ℓ<2500) demuestra que son coherentes entre sí. Esta tabla muestra la comparación entre las desviaciones esperadas según las simulaciones por ordenador y las desviaciones observadas. Como se observa, el origen de todas las discrepancias es puramente estadístico (fluctuaciones propias de cualquier medida experimental). Por tanto, no se deben extraer conclusiones físicas sobre los parámetros cosmológicos derivados usando discrepancias entre Planck y medidas directas por otro medios. Hacerlo equivale a interpretar de forma física fluctuaciones estadísticas, lo que no tiene rigor científico.

En resumen, he rescatado este artículo de Planck publicado hace unos meses porque últimamente hay mucho eco mediático en relación a las de Planck con otros. Mientras no superen claramente las tres sigmas no debes hacerles ningún tipo de caso. Se trata de puro sensacionalismo (te lo cuente quien te lo cuente).

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