Esta imagen de la galaxia NGC 1398, que se encuentra en el cúmulo Fornax, fue tomada con la Dark Energy Camera. Encuesta de energía oscura, CC BY-SA
La energía oscura es uno de los mayores misterios de la ciencia actual. Sabemos muy poco sobre él, aparte de que es invisible, llena todo el universo y aleja a las galaxias unas de otras. Esto está haciendo que nuestro cosmos se expanda a un ritmo acelerado. ¿Pero, qué es esto? Una de las explicaciones más simples es que se trata de una “constante cosmológica”, resultado de la energía del propio espacio vacío, una idea introducida por Albert Einstein.
Sin embargo, muchos físicos no están satisfechos con esta explicación. Quieren una descripción más fundamental de su naturaleza. ¿Es un nuevo tipo de campo de energía o un fluido exótico? ¿O es una señal de que las ecuaciones de gravedad de Einstein son de alguna manera incompletas? Es más, no entendemos realmente la tasa actual de expansión del universo.
Ahora nuestro proyecto, el estudio espectroscópico de oscilación bariónica extendido (eBOSS), ha dado algunas respuestas. Nuestro trabajo ha sido lanzado como una serie de 23 publicaciones, algunas de las cuales aún están siendo revisadas por pares, que describen el mapa cosmológico tridimensional más grande jamás creado.
Actualmente, la única forma en que podemos sentir la presencia de energía oscura es con observaciones del universo distante. Cuanto más alejadas están las galaxias, más jóvenes nos parecen. Eso es porque la luz que emiten tardó millones o incluso miles de millones de años en llegar a nuestros telescopios. Gracias a este tipo de máquina del tiempo, podemos medir diferentes distancias en el espacio en diferentes momentos cósmicos, lo que nos ayuda a calcular la rapidez con la que se expande el universo.
Con el telescopio Sloan Digital Sky Survey, medimos más de dos millones de galaxias y cuásares, objetos extremadamente brillantes y distantes que funcionan con agujeros negros, durante las últimas dos décadas. Este nuevo mapa cubre alrededor de 11 mil millones de años de historia cósmica que fue esencialmente inexplorada, enseñándonos sobre la energía oscura como nunca antes.
Telescopio SDSS. Encuesta Sloan Digital Sky, crédito: CC BY-SA
Nuestros resultados muestran que alrededor del 69% de la energía de nuestro universo es energía oscura. También demuestran, una vez más, que la forma más simple de energía oscura de Einstein, la constante cosmológica, concuerda más con nuestras observaciones.
Al combinar la información de nuestro mapa con otras sondas cosmológicas, como el fondo cósmico de microondas, la luz que quedó del Big Bang, todos parecen preferir la constante cosmológica a las explicaciones más exóticas de la energía oscura.
Expansión cósmica en disputa
Los resultados también proporcionan una mejor comprensión de algunas controversias recientes sobre la tasa de expansión del universo actual y sobre la geometría del espacio.
La combinación de nuestras observaciones con estudios del universo en su infancia revela grietas en nuestra descripción de su evolución. En particular, nuestra medición de la tasa actual de expansión del universo es aproximadamente un 10% más baja que el valor encontrado usando métodos directos de medición de distancias a galaxias cercanas. Ambos métodos afirman que su resultado es correcto y muy preciso, por lo que su diferencia no puede ser simplemente una casualidad estadística.
La expansión del universo a lo largo del tiempo. Crédito: NASA / WMAP Science Team / Arte de Dana Berry
La precisión de eBOSS mejora esta crisis. No existe una explicación ampliamente aceptada para esta discrepancia. Puede ser que alguien haya cometido un error sutil en uno de estos estudios. O puede ser una señal de que necesitamos una nueva física. Una posibilidad interesante es que una forma de materia del universo primitivo previamente desconocida podría haber dejado un rastro en nuestra historia. Esto se conoce como “energía oscura temprana”, que se cree que estaba presente cuando el universo era joven, lo que podría haber modificado la tasa de expansión cósmica.
Estudios recientes del fondo cósmico de microondas sugirieron que la geometría del espacio puede ser curva en lugar de ser simplemente plana, lo que es consistente con la teoría más aceptada del Big Bang. Pero nuestro estudio concluyó que el espacio es realmente plano.
Incluso después de estos importantes avances, los cosmólogos de todo el mundo seguirán desconcertados por la aparente simplicidad de la energía oscura, la planitud del espacio y los controvertidos valores de la tasa de expansión actual. Solo hay un camino a seguir en la búsqueda de respuestas: hacer mapas del universo más grandes y detallados. Varios proyectos tienen como objetivo medir al menos diez veces más galaxias que nosotros.
Si los mapas de eBOSS fueron los primeros en explorar una brecha previamente perdida de 11 mil millones de años de nuestra historia, la nueva generación de telescopios creará una versión de alta resolución del mismo período de tiempo. Es emocionante pensar en el hecho de que los estudios futuros pueden resolver los misterios restantes sobre la expansión del universo en la próxima década. Pero sería igualmente emocionante si revelaran más sorpresas.
Escrito por Julian Bautista, investigador en Universidad de Portsmouth.
Publicado originalmente en The Conversation.
