La colaboraci贸n internacional , un ambicioso proyecto que tiene por objetivo estudiar la evoluci贸n del universo en los 煤ltimos 11.000 millones de a帽os y que cuenta con una destacada participaci贸n de centros de investigaci贸n espa帽oles, acaba de publicar los de sus tres primeros a帽os de servicio. Se trata de un enorme conjunto de observaciones, compuesto por cerca de 15 millones de galaxias, en lo que se considera el mapa 3-D m谩s extenso del cosmos jam谩s creado.
Y las conclusiones m谩s relevantes que se desprenden del estudio parecen confirmar el inesperado hallazgo al que ya apuntaban los cient铆ficos de DESI cuando analizaron los obtenidos despu茅s de tan s贸lo un a帽o de operaciones: la energ铆a oscura, la misteriosa fuerza que impulsa la expansi贸n acelerada del universo, podr铆a variar con el tiempo. En caso de confirmarse, ello obligar铆a a replantear el , en el cu谩l la energ铆a oscura se comporta como una constante.
La energ铆a oscura
Cuando, a principios del siglo XX, Albert Einstein cre贸 su teor铆a de la relatividad general, las ecuaciones que obtuvo predec铆an que el universo deb铆a estar expandi茅ndose. Se trataba de un hecho tan extraordinario e inesperado (por aquel entonces se cre铆a que el cosmos era est谩tico) que el genio alem谩n dud贸 sobre la validez de la predicci贸n. Sin embargo, poco despu茅s, Edwin Hubble descubri贸 experimentalmente que, en efecto, el universo se expand铆a, lo que implicaba que el cosmos deb铆a haber tenido un origen en el tiempo, un momento cero. Nac铆a, as铆, el modelo del Big Bang.
La energ铆a oscura, responsable de la expansi贸n acelerada del espacio, domina la composici贸n del universo听
Durante las d茅cadas posteriores, se fueron acumulando progresivamente m谩s evidencias de la existencia del Big Bang y de la expansi贸n del espacio. Hasta que lleg贸 la sorpresa: a finales del siglo XX, se descubri贸 que el universo no s贸lo se expande, sino que lo hace de forma acelerada, cada vez m谩s deprisa. La fuerza responsable de este comportamiento expansionista se denomin贸 energ铆a oscura, un componente del cosmos que es desconocido en cuanto a su naturaleza y que representa uno de los grandes misterios de la astronom铆a actual.
El modelo est谩ndar
A partir de las observaciones y estudios realizados durante casi un siglo, la ciencia ha adoptado un modelo cosmol贸gico que se denomina est谩ndar y que consigue explicar con gran 茅xito todo aquello que observamos en el universo. En este esquema, la energ铆a oscura, de la cu谩l seguimos sin conocer exactamente su composici贸n, se comporta como una constante. Es decir, el modelo est谩ndar se basa en que la densidad de esta energ铆a no var铆a con el tiempo ni con la propia expansi贸n del espacio.
En el modelo cosmol贸gico est谩ndar, el universo actual se expande aceleradamente impulsado por una energ铆a, que llamamos oscura, que se comporta como una constante听
Sin embargo, en los 煤ltimos a帽os se han hallado indicios que indicar铆an que la densidad de energ铆a oscura podr铆a variar con el tiempo, un hallazgo que desafiar铆a el modelo cosmol贸gico est谩ndar. Este hecho conllevar铆a profundas consecuencias por lo que se refiere a nuestra comprensi贸n del universo a gran escala, y a la determinaci贸n de si el destino del cosmos est谩 marcado por una expansi贸n que continuar谩 aceler谩ndose eternamente.
Llega DESI
De ah铆 la relevancia del proyecto , un esfuerzo participado por cerca de 900 investigadores internacionales pertenecientes a m谩s de 70 instituciones cient铆ficas, en el que los astr贸nomos pretenden estudiar c贸mo ha variado la estructura del universo con la expansi贸n experimentada en los 煤ltimos 11.000 millones de a帽os, es decir, durante el 80% de la vida del cosmos.
El estudio se basa en observaciones realizadas con el Instrumento Espectrosc贸pico de Energ铆a Oscura (DESI), que se halla instalado en el Nicholas U. Mayall del Observatorio de Kitt Peak en Arizona (EUA). Este equipo est谩 compuesto por 5.000 peque帽os dispositivos rob贸ticos, cada uno de los cuales puede recibir la d茅bil luz emitida por galaxias lejanas y dirigirla hacia receptores especializados que la descomponen para su an谩lisis.
El instrumento DESI, instalado en el telecopio Nicholas U. Mayall del Observatorio de Kitt Peak en Arizona, puede captar la luz de 5.000 objetos de forma simult谩nea听
En la colaboraci贸n DESI participan diversos grupos nacionales de cient铆ficos, entre los que se encuentran el Centro de Investigaciones Energ茅ticas, Medioambientales y Tecnol贸gicas (CIEMAT), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB), el Institut de Ci猫ncies de l鈥橢spai (ICE-CSIC, IEEC), el Institut de F铆sica d鈥橝ltes Energies (IFAE) y el Instituto de F铆sica Te贸rica (IFT, UAM-CSIC).
Entre las huellas del Big Bang
En el nacimiento del universo, se crearon peque帽as fluctuaciones en la densidad de materia, unas irregularidades que crecieron con la r谩pida expansi贸n inicial del espacio y que acabaron actuando como semillas alrededor de las cu谩les la gravedad concentr贸 material para formar las grandes acumulaciones de galaxias que vemos hoy en el cosmos.
El estudio de las estructuras en las que se agrupan las galaxias revela la historia de la expansi贸n del universo听
El proyecto DESI observar谩, durante los cinco a帽os de servicio previstos, m谩s de 40 millones de galaxias en diferentes rangos de distancia, es decir, objetos que emitieron su luz en 茅pocas diversas de la historia del universo. El objetivo es crear un extenso mapa en 3-D para analizar el desarrollo de las estructuras del cosmos y as铆 comprobar el comportamiento de la expansi贸n y de la energ铆a oscura a lo largo del tiempo.
Se confirman las sospechas
Pasados tres a帽os de observaciones, el proyecto ha acumulado ya informaci贸n sobre m谩s de 15 millones de galaxias que han habitado el universo en los 煤ltimos 11.000 millones de a帽os.
Estos datos, analizados en el contexto de DESI, son compatibles con el modelo cosmol贸gico est谩ndar, que describe un universo de geometr铆a plana, dominado en un 69% por la energ铆a oscura responsable de la expansi贸n acelerada y que se comporta como una constante, y con un 31% de materia (en la cual es mayoritaria la llamada materia oscura, un ingrediente que no est谩 formado por 谩tomos y del cual todav铆a desconocemos su naturaleza).
El an谩lisis de 15 millones de galaxias, realizado por DESI, cuando se combina con los resultados de otros estudios, abre la puerta a una nueva f铆sica听
Sin embargo, cuando la informaci贸n se combina con la proveniente de otros estudios independientes, que emplean m茅todos de observaci贸n totalmente diferentes (como, por ejemplo, la observaci贸n de supernovas lejanas o el an谩lisis de la luz emitida por el universo poco despu茅s del Big Bang y llamada radiaci贸n c贸smica de microondas), parece llegarse a la conclusi贸n que la energ铆a oscura podr铆a no actuar realmente como una constante y que su densidad podr铆a disminuir con el tiempo.
Dosis de entusiasmo y prudencia
A la vista de las profundas consecuencias que, para la cosmolog铆a y nuestro entendimiento del universo, tendr铆a este hallazgo, los cient铆ficos participantes en DESI no esconden su entusiasmo. As铆, Alexie Leauthaud-Harnett, coportavoz de DESI y profesora en la Universidad de California Santa Cruz, ha afirmado que lo se est谩 observando es 鈥渟umamente intrigante鈥�, y que 鈥渆s emocionante pensar se podr铆a estar a punto de realizar un descubrimiento importante sobre la energ铆a oscura y la naturaleza fundamental de nuestro universo鈥�.
En el mismo sentido se ha pronunciado Andreu Font-Ribera, investigador del Institut de F铆sica d鈥橝ltes Energies (IFAE) y miembro del equipo de DESI: 鈥減arece que estamos a punto de presenciar un cambio de paradigma en los modelos de evoluci贸n del universo, y esto es muy emocionante鈥�.
Panor谩mica nocturna del Observatorio de Kitt Peak, en Arizona (EUA), desde d贸nde de est谩 llevando a cabo el proyecto DESI听
Pero al mismo tiempo, los cient铆ficos se muestran prudentes. Para poder confirmar el descubrimiento se requiere alcanzar un nivel de confianza que, en ciencia, se denomina 5 sigma, lo cual equivale a decir que existe una probabilidad entre 3,7 millones que aquello observado se deba simplemente a un efecto aleatorio. De momento, la conclusi贸n de una energ铆a oscura variable aun se mueve en un rango de entre 2,8 y 4,2 sigma (un sigma 3 equivale a un 99,73% de confianza).
As铆, Eusebio S谩nchez, investigador en el CIEMAT y que ha participado en el an谩lisis de los datos, ha se帽alado que 鈥渢odav铆a es temprano para afirmar con rotundidad que hemos descubierto que la energ铆a oscura sea cambiante鈥�. Y ha a帽adido que el hecho de que diferentes proyectos independientes est茅n observando resultados similares hace que la situaci贸n sea 鈥渆specialmente interesante鈥�.
El destino final
El comportamiento de la energ铆a oscura determinar谩 el destino final de nuestro universo. En el modelo cosmol贸gico est谩ndar, con una energ铆a oscura de densidad constante, el cosmos se dirige hacia una expansi贸n eterna y cada vez m谩s acelerada, en lo que los astr贸nomos denominan el gran desgarro (Big Rip, en ingl茅s). En este escenario, la intensidad de la expansi贸n llegar谩 a ser tan elevada, en un futuro muy lejano, que acabar谩 por despedazar estrellas y planetas.
Pero si la acci贸n de la energ铆a oscura se debilitase con el paso del tiempo, la expansi贸n actual del espacio podr铆a llegar a ralentizarse e incluso quiz谩s llegar a revertirse, dando lugar al llamado gran colapso (Big Crunch), en el que toda la materia del universo se acabar铆a concentrando, retornando as铆 a las condiciones que existieron en el instante del Big Bang.