¿Por qué se está rompiendo el universo? Un nuevo estudio muestra que la energía oscura es más complicada de lo que pensábamos

¿Por qué se está rompiendo el universo?  Un nuevo estudio muestra que la energía oscura es más complicada de lo que pensábamos

¿Por qué se está rompiendo el universo?  Un nuevo estudio sobre estrellas en explosión muestra que la energía oscura es más complicada de lo que pensábamos

Remanente de supernova tipo Ia: un tipo de estrella en explosión que se utiliza para medir distancias en el universo. Crédito: NASA/CXC/U.Texas, CC BY

¿De qué está hecho el universo? Esta pregunta ha impulsado a los astrónomos durante cientos de años.

Durante el último cuarto de siglo, los científicos han creído que las cosas «ordinarias» como los átomos y las moléculas, que forman usted, yo, la Tierra y casi todo lo que podemos ver, constituyen sólo el 5% del universo. Otro 25% es «materia oscura», materia desconocida que no podemos ver pero que podemos detectar cómo afecta a la materia ordinaria a través de la gravedad.

El 70% restante del universo está formado por «energía oscura». Descubierta en 1998, es una forma desconocida de energía que se cree que hace que el universo se expanda a un ritmo cada vez mayor.

Próximamente se publicará un nuevo estudio. Revista astronómica, hemos medido las propiedades de la energía oscura con más detalle que nunca. Nuestros resultados sugieren que esta podría ser la hipotética fuerza del vacío propuesta por primera vez por Einstein, o algo desconocido y más complejo que cambia con el tiempo.

¿Qué es la energía oscura?

Cuando Einstein desarrolló su teoría general de la relatividad hace un siglo, se dio cuenta de que sus ecuaciones requerían que el universo se expandiera o se contrajera. Esto le parecía incorrecto, por lo que añadió una «constante cosmológica», un tipo de energía inherente al espacio vacío, para equilibrar la fuerza de gravedad y mantener estable el universo.

Más tarde, cuando el trabajo de Henrietta Swan Leavitt y Edwin Hubble demostró que el universo se estaba expandiendo, Einstein descartó la constante cosmológica, calificándola de «gran error».

Sin embargo, en 1998, dos equipos de investigadores descubrieron que la expansión del universo en realidad se está acelerando. Esto sugiere que puede existir algo similar a la constante cosmológica de Einstein, lo que ahora llamamos energía oscura.

Desde esas mediciones iniciales, hemos estado utilizando supernovas y otras sondas para medir la naturaleza de la energía oscura. Hasta ahora, estos resultados han demostrado que la concentración de energía oscura en el universo es constante.

Esto significa que la fuerza de la energía oscura sigue siendo la misma a medida que el universo crece; no parece que se extienda más a medida que el universo se hace más grande. Medimos esto con el número W.. La constante cosmológica de Einstein en el conjunto de efectos. W. a -1, y observaciones anteriores han indicado que esto es correcto.

Estrellas en explosión como varas de medir cósmicas

¿Cómo medimos lo que hay en el universo y qué tan rápido está creciendo? No tenemos cintas métricas enormes ni balanzas gigantes, por eso utilizamos «velas estándar»: objetos en el espacio cuyo brillo conocemos.

Imagina que es de noche y estás parado en una carretera larga con algunos postes de luz. Todos estos polos tienen la misma bombilla, pero los polos más alejados son más tenues que los más cercanos.

Porque la luz se desvanece con la distancia. Si conocemos el vataje de la bombilla y podemos medir su brillo, podemos calcular la distancia al poste de luz.

Para los astrónomos, una bombilla cósmica común es un tipo de estrella en explosión conocida como supernova de Tipo Ia. Se trata de estrellas enanas blancas que suelen absorber material de una estrella vecina y crecer hasta alcanzar 1,44 veces la masa de nuestro Sol, momento en el que explotan. Al medir la rapidez con la que se desvanece la explosión, podemos determinar qué tan brillante era y, por lo tanto, a qué distancia de nosotros.

Encuesta de energía oscura

El Dark Energy Survey es el mayor esfuerzo hasta ahora para medir la energía oscura. Más de 400 científicos de varios continentes trabajan juntos durante casi una década para observar repetidamente partes del cielo austral.

Las observaciones repetidas nos permiten ver cambios como nuevas estrellas en explosión. Cuanto más observes, mejor podrás medir estos cambios, y cuanto más grande sea el área que busques, más supernovas encontrarás.

Los primeros resultados que sugieren la existencia de energía oscura utilizaron sólo un par de docenas de supernovas. Los últimos resultados del Dark Energy Survey utilizan alrededor de 1.500 estrellas en explosión, lo que les otorga mayor precisión.

Utilizando una cámara especialmente construida en el Telescopio Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro-Tololo en Chile, el estudio descubrió miles de supernovas de varios tipos. Usamos el Telescopio Anglo-Australiano de 4 metros en el Observatorio Siding Spring en Nueva Gales del Sur para determinar qué era el Tipo Ia (el tipo que necesitábamos para medir la distancia).

El Telescopio Anglo-Australiano tomó medidas de los colores de la luz de las supernovas. Esto nos permite ver la «huella digital» de elementos individuales en la explosión.

Las supernovas de tipo Ia tienen algunas características únicas, como la ausencia de hidrógeno y silicio. Y con suficientes supernovas, el aprendizaje automático nos permitió clasificar de manera eficiente miles de supernovas.

es más complejo que la constante cosmológica

Finalmente, después de más de una década de trabajo y el estudio de casi 1.500 supernovas de Tipo Ia, el Dark Energy Survey ha producido la mejor nueva medición hasta ahora. W.. Nos dimos cuenta W. = –0,80 ± 0,18, por lo que se sitúa entre –0,62 y –0,98.

Este es un resultado muy interesante. Está cerca de -1, pero no exactamente. Para ser una constante cosmológica o la energía del espacio vacío, debe ser exactamente -1.

¿Dónde nos deja esto? Quizás sea necesario un modelo más complejo de energía oscura, con la idea de que tal vez esta fuerza misteriosa haya alterado la vida en el universo.

Más información:
et al, The Dark Energy Survey: Resultados de cosmología con ~1500 nuevas supernovas de tipo Ia de alto corrimiento al rojo utilizando el conjunto de datos completo de 5 años, arXiv (2024) DOI: 10.48550/arxiv.2401.02929

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Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.conversación

referencia: ¿Por qué el universo se está destrozando? Un nuevo estudio muestra que la energía oscura es más complicada de lo que pensábamos (2024, 13 de enero) Obtenido el 13 de enero de 2024 de https://phys.org/news/2024-01-universe-ripping-dark-energy-complicated.html

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