La energía oscura podría ser un tipo de partícula
Ofrece proyecto DESI medición más precisa de la expansión del universo
Con el Dark Energy Spectroscopic Instrument, proyecto de México y Estados Unidos en el que participan por la UNAM los institutos de Ciencias Físicas, Física y Astronomía, se elabora el mapa 3D del cosmos más grande jamás creado: Axel de la Macorra, del IF
Fotos: página oficial del DESI.[/caption] Como lo escribió el corresponsal del diario The New York Times para asuntos cósmicos que cubre temas de física y astronomía, el jueves pasado los astrónomos que están llevando a cabo lo que describen como “el estudio más grande y preciso de la historia del universo” anunciaron que podrían haber descubierto un defecto importante en su comprensión de la energía oscura, la fuerza misteriosa que está acelerando la expansión del cosmos.
“Se suponía que la energía oscura era una fuerza constante en el universo, tanto en la actualidad como a lo largo de la historia cósmica. Pero los nuevos datos sugieren que puede ser más cambiante, fortalecerse o debilitarse con el tiempo, revertirse o incluso desvanecerse”, escribió Dennis Overbye.
Y en efecto, sobre el primer año de trabajo del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), proyecto internacional en el que participan los institutos de Ciencias Físicas, Física y Astronomía de la UNAM, Axel Ricardo de la Macorra Petterson Moriel, investigador del Instituto de Física (IF) y coordinador del experimento, comentó que hoy en día se tiene una muestra de 6 millones de galaxias y cuásares con un detalle sin precedentes, y esto ha superado las expectativas que se tenían hasta ahora.
El investigador precisó que con el DESI se elabora el mapa 3D más grande del universo jamás creado, pues los experimentos anteriores midieron 300,000 objetos durante años de trabajo, mientras que con el DESI se obtiene un millón en una semana, es decir, 5,000 galaxias cada 20 minutos, y esto ha confirmado conceptos básicos del mejor modelo del universo.
Esta es la ocasión en que los científicos miden la historia de la expansión del cosmos a lo largo de 11,000 millones de años con la mayor precisión obtenida hasta el momento, lo que ofrece una herramienta poderosa para estudiar la energía oscura y la expansión del universo, la cual se sabe no depende sólo de la gravedad sino de qué está hecho.
Debido a que no se ha obtenido mucha información de este tipo de energía, se le considera una constante cosmológica. Pero los datos más recientes indican que hay una posible desviación, lo que implicaría que probablemente se trata de una partícula elemental o modelos de partículas, y es necesario esperar la revisión de unos 40 o 50 millones de galaxias para saberlo de manera más confiable.
“En principio podría ser una partícula neutra, que no tenga carga, que su única energía se relacione con la fuerza de gravedad a través de las partículas que podrían combinarse”, mencionó el investigador luego de la presentación de los resultados realizada en el Auditorio del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt).
Mariana Vargas Magaña, también investigadora del IF, explicó que otro de los avances que se han obtenido con el DESI se relacionan con las oscilaciones acústicas de bariones (BAO, por sus siglas en inglés), que son una huella que se imprimió en la estructura a gran escala del universo.
El mapa del universo está mostrando densidades o aglomeraciones de galaxias, debido a que en la etapa cuando el cosmos era muy joven la materia interactuaba con la radiación y se empezaron a propagar ondas esféricas hasta que llegó el punto de desacoplamiento (se enfrió); así, ambos dejaron de interactuar pero quedaron los patrones que se miden hoy con el DESI. “Tenemos las mediciones más precisas de BAO en galaxias con un solo año de datos. Por primera vez logramos detecciones significativas de algunos de los trazadores, y cuando termine el sondeo los datos serán tres veces más grandes”, explicó.
Alma González Morales, investigadora de la Universidad de Guanajuato, compartió que si bien las galaxias se usan para medir la expansión y comprender la energía oscura, llega un momento en que su luz es demasiado débil, por lo que se utilizan cuásares, núcleos galácticos brillantes y extremadamente distantes, cuya luz se absorbe a medida que pasa a través de nubes intergalácticas de gas, lo que hace posible mapear las bolsas de materia densa, una técnica conocida como “bosque de Lyman-alfa”.
Esto les permite mirar más allá, cuando el universo era muy joven. Con los datos obtenidos por el DESI se ha podido tener “la muestra más grande de cuásares, que asciende a más de 420,000 objetos. Tenemos la escala más precisa de BAO”, dijo.
Alejandro Avilés Cervantes, del Instituto de Ciencias Físicas, comentó que los primeros resultados concuerdan en que la proporción es del 70 %; mientras que la materia total es de alrededor del 30 %, y la energía oscura es la encargada de expandir el universo de manera acelerada.
Detalló que otro de los grandes aportes del proyecto internacional está en la medición de la velocidad a la que se expande el universo, que hasta ahora se realiza con la llamada constante de Hubble, pero que al ser aplicada al universo temprano es considerada muy pequeña; sin embargo, al estudiar a éste la cifra aumenta considerablemente, y el DESI ha hecho la medición en 68.4 kilómetros por segundo, con una precisión de más-menos un kilómetro.
Esta medida es importante, precisó, porque muchos de los objetos conocidos al momento son analizados utilizando la constante de Hubble, por lo que será necesario revisarla para consensuar su uso en los estudios astronómicos futuros.
Octavio Valenzuela Tijerino, del Instituto de Astronomía, consideró emocionante que los datos sugieran que la energía oscura no sea una constante, pues implica que existen nuevas partículas de interacciones con la gravedad, además de los posibles beneficios tecnológicos que este trabajo traerá a futuro.
Resaltó que gran parte del trabajo ha permitido la formación a futuro de jóvenes científicos que ayudan a mejorar las calibraciones del instrumento con tecnología muy sofisticada que puede contribuir a la sociedad.
María Elena Álvarez Buylla, directora del Conahcyt, indicó que este proyecto es el más importante en el mundo en este momento, y posiciona a la ciencia de frontera que se realiza en México, pues el conocimiento generado llega en beneficio de la humanidad.
Igualmente, reconoció la labor que han realizado las instituciones mexicanas en el proyecto del DESI, que son la UNAM –a través de los institutos de Ciencias Físicas, Física y Astronomía–, el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) y la Universidad de Guanajuato, así como el de los jóvenes estudiantes que han trabajado mano a mano con los especialistas.
Jorge Cervantes Cota, del ININ, enfatizó el hecho de que se estén observando 11,000 millones de años en el tiempo, pues el universo tiene poco menos de 14,000 millones de años de edad, y la medición de las galaxias en éste es de la mayor precisión hasta el momento.
“El humano siempre ha tratado de entender qué hay allá afuera; y si la energía oscura no es una constante, esto puede estar vinculado al origen de la materia misma. Es importante saber las propiedades de lo que está ahí y el universo es nuestro laboratorio”, señaló.
Finalmente, Tonatiuh Matos Chassin, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, subrayó que todos estos trabajos buscan resolver una serie de cuestiones epistemológicas sobre el origen de los humanos: de dónde venimos y qué estamos haciendo aquí. “La cosmología está tratando de resolver esas preguntas a través de la ciencia, de las observaciones, de poner a prueba nuestros conocimientos del universo. Sabemos que todo lo que vemos está hecho de átomos, pero del 96 % del universo no tenemos la certeza de qué está hecho, qué es, no lo entendemos, y eso es lo que estamos tratando de resolver con estas observaciones”, aseveró.
Los resultados del proyecto fueron dados a conocer al público general mediante conferencias de prensa en varias naciones, y los artículos detallados con la información pueden ser encontrados en el sitio https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/
[caption id="attachment_139012" align="aligncenter" width="990"]
Se mide un millón de objetos cósmicos en una semana.