9 mil millones de años de 'Energía oscura'
Algo extraño le sucedió al universo hace cinco mil millones de años. Como si Dios hubiera encendido una máquina antigravedad, la expansión del cosmos se aceleró y las galaxias comenzaron a alejarse unas de otras a un ritmo cada vez más rápido.
Ahora, un grupo de astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble descubrieron que miles de millones de años antes de que esta misteriosa antigravedad venciera a la gravedad cósmica y enviara a las galaxias a escindirse como coches musculares saliendo de una cabina de peaje, ya estaba presente en el espacio, afectando la evolución del cosmos.
"Lo vemos haciendo lo suyo, comenzando a luchar contra la gravedad ordinaria", dijo Adam Riess, del Space Telescope Science Institute, sobre la fuerza antigravedad, conocida como energía oscura. Es el líder de un equipo de "buscadores de energía oscura", como los llama, que se remontaron nueve mil millones de años con el Hubble y pudieron discernir los efectos nacientes de la antigravedad. El grupo informó ayer sus observaciones en una conferencia de prensa y en un artículo que se publicará en The Astrophysical Journal.
Los resultados, dijeron el Dr. Riess y otros, brindan pistas y colocan nuevos límites en la naturaleza de la energía oscura, un misterio que ha causado confusión en la física y la cosmología durante la última década.
"Nos da la capacidad de ver los cambios en la energía oscura", dijo en una entrevista. “Anteriormente, no sabíamos nada al respecto. Eso es realmente emocionante ".
Los datos sugieren que, de hecho, la energía oscura ha cambiado poco, si es que lo ha hecho, a lo largo de la historia cósmica. Aunque difícilmente concluyente, ese hallazgo presta más apoyo a lo que se ha convertido en la teoría convencional, que la fuente de la antigravedad cósmica es la constante cosmológica, una especie de factor de fudge que Einstein insertó en sus ecuaciones cosmológicas en 1917 para representar una repulsión cósmica incrustada en el espacio .
Aunque Einstein más tarde abandonó la constante cosmológica, calificándola de error, no desaparecería. Es la única forma teorizada de energía oscura que no cambia con el tiempo.
Sean Carroll, un cosmólogo del Instituto de Tecnología de California que no estaba en el equipo, dijo: "Si hubieran descubierto que la evolución no fue constante, eso habría sido un descubrimiento increíblemente estremecedor". Miraron hacia donde nadie había podido mirar antes.
El documento del Dr. Riess y sus colegas representa una especie de informe de progreso desde el lado oscuro, donde los astrofísicos se han encontrado cada vez más a medida que intentan comprender lo que le está sucediendo al universo.
Este encuentro con lo invisible comenzó hace ocho años, cuando dos equipos de astrónomos competidores usaban estrellas explosivas conocidas como supernovas Tipo 1a como marcadores de distancia cósmica para determinar el destino del universo.
Desde el Big Bang, hace 14 mil millones de años, las galaxias y el resto del universo han estado volando como un puñado de piedras arrojadas al aire. Los astrónomos razonaron que la gravedad estaría desacelerando la expansión, y los equipos estaban tratando de averiguar cuánto y, por lo tanto, determinar si todos colapsarían algún día en una "gran crisis" o se expandirían para siempre.
En cambio, para su sorpresa, los dos equipos, uno dirigido por Saul Perlmutter de la Universidad de California, Berkeley, y el otro por Brian Schmidt de los Observatorios Mount Stromlo y Siding Spring en Australia, descubrieron que el universo se estaba acelerando en lugar de desacelerarse. abajo.
Pero los telescopios terrestres que usaron los dos equipos podían rastrear supernovas a distancias de solo siete mil millones de años luz, lo que corresponde a la mitad de la edad del universo, y el efecto podría haber sido imitado por el polvo o un ligero cambio en la naturaleza de Las explosiones de supernova.
Desde entonces, el Dr. Riess, que era miembro del equipo del Dr. Schmidt, y sus colegas han utilizado el telescopio Hubble para buscar supernovas y energía oscura en el espacio o en el tiempo.
Los nuevos resultados se basan en observaciones de 23 supernovas que tienen más de ocho mil millones de años en el pasado, antes de que la energía oscura llegara a dominar el cosmos. Los espectros de esas supernovas distantes, informó el Dr. Riess, parecen ser idénticos a esos ejemplos más cercanos y más recientes. Al combinar los resultados de la supernova con datos de otros experimentos como la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA, el Dr. Riess y sus colegas podrían comenzar a abordar la evolución de la energía oscura.
"Esa es una de las preguntas de $ 64,000", dijo. "¿Está cambiando la energía oscura?"
Hasta ahora, dijo, los resultados son consistentes con la constante cosmológica, pero también son posibles otras respuestas. La posibilidad de que sea la constante cosmológica es una bendición mixta. Los físicos admiten que no lo entienden.
El Dr. Carroll de Caltech dijo: "La energía oscura nos pone nerviosos".
Einstein inventó su constante para explicar por qué el universo no colapsa. Después de abandonarlo, la teoría fue resucitada por la mecánica cuántica, que mostró que el espacio vacío debería estar burbujeando con cantidades asombrosas de energía repulsiva. La posibilidad de que realmente exista en las pequeñas cantidades medidas por los astrónomos ha desconcertado a los físicos y teóricos de cuerdas.
Debido a que es una propiedad del espacio vacío, la fuerza general de la constante de Einstein crece en proporción a medida que el universo se expande, hasta que lo abruma todo. Otras teorías de la energía oscura, como los extraños campos de fuerza llamados quintaesencia o modificaciones a la teoría de la gravedad de Einstein, pueden cambiar de formas más complicadas, con efectos ascendentes, descendentes o reversivos.
Los astrónomos caracterizan las versiones de la energía oscura por su llamada ecuación de estado, la relación de presión a densidad, denotada por la letra w. Para la constante cosmológica, w es menos uno.
El Dr. Riess y su grupo usaron sus datos para hacer la primera medición cruda de esta cantidad tal como estaba hace nueve mil millones de años. La respuesta, dijo, ¿era menos uno? el numero magico ?? más o menos alrededor del 50 por ciento. En comparación con los tiempos más recientes, con muchas más supernovas observables y, por lo tanto, más datos, el valor es menos uno con una incertidumbre de alrededor del 10 por ciento.
"Si en algún momento de la historia no es menos uno", dijo el Dr. Riess, "entonces hemos matado la mejor explicación".
Sin embargo, llegar a la precisión necesaria para matar o confirmar la constante de Einstein será muy difícil, admitió. Una de las mayores fuentes de incertidumbre es el hecho de que las explosiones de Tipo 1a no son completamente uniformes, lo que introduce dispersión en las observaciones.
El Hubble es el único telescopio que puede perseguir explosiones de supernovas lo suficientemente profundo como para trazar los primeros días de la energía oscura. El reciente anuncio de que la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio enviará astronautas para mantener y renovar el Hubble una vez más, lo que le permitirá seguir funcionando bien en la próxima década, es un impulso para el proyecto del Dr. Riess. Una nueva cámara podría extender las observaciones a 11 mil millones o 12 mil millones de años atrás.