Los astrónomos saben desde hace casi un siglo que nuestro universo se está expandiendo. Durante décadas, los científicos esperaron que esta expansión fuera frenada por la fuerza de gravedad. Sin embargo, eso cambió en la década de 1990 cuando los astrónomos se dieron cuenta de que el universo se estaba expandiendo, pero lo hacía a un ritmo acelerado, como un tren desbocado en una pendiente descendente. El universo literalmente está explotándose a sí mismo.
El culpable de esta expansión es un fenómeno llamado energía oscura. Este material invisible e indetectable es efectivamente una forma de antigravedad, que aleja a las galaxias distantes y deja el espacio vacío para siempre. Aunque la comunidad científica confía en que existe energía oscura, esta energía es muy débil -equivale a sólo un par de protones por metro cúbico- y sus propiedades son muy difíciles de determinar. Pero después de una década de esfuerzos, los astrónomos han publicado una medida precisa de la cantidad de energía oscura que ha existido durante los últimos 9 mil millones de años.
Encuesta de energía oscura
El Dark Energy Survey (DES) es una colaboración de astrónomos que utilizan un potente telescopio en Chile para escanear una octava parte del cielo en busca de supernovas. Una supernova es la explosión de una estrella que hace que brille lo suficiente como para ser visible a miles de millones de años luz. Aunque hay un par de tipos diferentes de supernovas, un tipo en particular, llamado «SN-Ia», es muy especial. Las supernovas SN-Ia tienen una luminosidad uniforme, lo que significa que producen la misma cantidad de luz. Debido a que los objetos más distantes parecen más tenues que los objetos cercanos, los astrónomos pueden comparar qué tan brillante aparece una supernova en sus telescopios con su brillo original y usar esa información para determinar qué tan lejos está la supernova de la Tierra.
Como la luz viaja a una velocidad fija, saber qué tan lejos está algo nos dice cuántos años tiene. Después de todo, la luz de objetos más distantes tarda más en llegar a la Tierra. Entonces, al observar objetos más distantes, los astrónomos efectivamente tienen una máquina del tiempo. Las galaxias cercanas nos informan sobre la expansión del universo actual, mientras que los objetos distantes nos cuentan lo que sucedió en un pasado muy lejano.
Los astrónomos también pueden obtener imágenes de las galaxias donde se producen estas supernovas para determinar el espectro de luz que emiten. Debido al efecto Doppler, las galaxias que se alejan de la Tierra aparecen más rojas que las estacionarias, y la cantidad de enrojecimiento está relacionada con la velocidad de las galaxias. (El efecto Doppler al que nos referimos aquí es el equivalente visual del cambio en el tono del silbido de un tren cuando el tren pasa).
Los científicos pueden combinar la medición de la distancia y la medición de la velocidad para descubrir la historia de la expansión del universo: cómo se logró la observación original de la expansión acelerada del universo en 1998.
La medición original utilizó sólo 52 supernovas para realizar su descubrimiento. Recientemente, DES utilizó alrededor de 1.500 supernovas para su nueva medición. El equipo utilizó técnicas avanzadas de inteligencia artificial para garantizar que las supernovas que estaba viendo fueran del tipo SN-Ia deseado. Este resultado supone un gran avance en la comprensión de la energía oscura.
Concentración de energía oscura
Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la energía oscura constituye dos tercios de la energía del universo actual. Si esta relación es estable sigue siendo una cuestión abierta. Y aquí la situación se complica. Según la teoría del universo actualmente aceptada, la densidad de la energía oscura es constante. A medida que aumenta el volumen del universo, aumenta la fracción del universo formada por energía oscura.
Mediciones anteriores indicaron que la densidad de la energía oscura era constante, pero esas primeras mediciones tenían cierta incertidumbre, lo que generó incertidumbre en nuestra comprensión de la evolución del universo. Determinar con precisión la densidad de la energía oscura tiene profundas implicaciones para las teorías cosmológicas.
Si la densidad de la energía oscura en el universo es constante, el parámetro teórico representado por la letra W. debe ser igual a menos uno (W. =-1). Cuando los científicos del DES utilizaron sus datos para medir el parámetro, encontraron el valor (W. = -0,80), pero con una incertidumbre que oscila entre -0,66 y -0,96. La diferencia entre predicción y medición es la misma que el tamaño de la incertidumbre, es decir, la densidad de energía oscura. Es posible Se consistente.
DES no es el único grupo que analiza la magnitud de la energía oscura. Cuando combinaron sus mediciones con mediciones anteriores del grupo de Planck, el resultado combinado fue más preciso: W. = -0,955, con un rango de incertidumbre de -0,923 a -0,992.
La conclusión es que la medición está muy cerca de la predicción, lo que lleva a los científicos a concluir que la densidad de energía oscura probablemente sea constante, pero la pequeña diferencia restante significa que no están del todo seguros. Continúan analizando sus datos e incorporan otras mediciones para refinar sus resultados.
La densidad de energía oscura es uno de los parámetros más importantes a la hora de predecir la evolución futura del universo: si la expansión seguirá acelerándose como hasta ahora, o si la aceleración se ralentizará o acelerará. Las mediciones futuras, como las planificadas en el Observatorio Vera C. Rubin, ayudarán a limitar esta importante medición.
