Junio 2016

Dark energy: últimos descubrimientos científicos en España

Escrito por  Sara Ortiz
Dark energy: últimos descubrimientos científicos en España

La energía oscura ha sido incorporada al modelo cosmológico con amplia aceptación hace apenas una década. Los físicos han escogido un nombre sugestivo y contundente por su simplicidad para definir una fuerza muy débil que, a diferencia de cualquier otra, se hace más fuerte al aumentar la distancia.

Expertos en todo el mundo idean y preparan experimentos y observaciones que puedan arrojar luz sobre el fenómeno. El último que se ha estrenado es español: una cámara astronómica especial, denominada PAU, diseñada y construida en España, que acaba de abrir sus ojos por primera vez al cielo. Está instalada en el telescopio William Herschel, de espejo principal de 4,2 metros de diámetro, del Observatorio de El Roque de los Muchachos, en Canarias, y podría proporcionar información científica significativa a partir del año 2016, cuando empiecen las observaciones sistemáticas de millones de galaxias lejanas.

La PAU (siglas en inglés de Física del Universo Acelerado) «compite y colabora», como dice el coordinador del proyecto, Enrique Fernández, con media docena de instrumentos científicos para intentar averiguar qué es la energía oscura. «Cada técnica de observación te aporta parte de la información y, cuando combinas la información, ves que todo cuadra», señala Fernández, catedrático e investigador del IFAE (Instituto de Física de Altas Energías).

¿Cuál es el papel de la energía oscura?

En el modelo estándar de un universo en expansión, había dos posibilidades de destino final del universo: o bien la gravedad vence y el universo se contrae, o bien la gravedad ralentiza en un principio su expansión, pero en última instancia pierde la batalla y el universo sigue expandiéndose lentamente. La realidad ha frustrado nuestras expectativas. La energía oscura ha planteado otra realidad.

Una analogía para entender su funcionamiento sería como si la sonda Voyager I, que está abandonando el sistema solar ralentizando su velocidad, invirtiera la velocidad y fuera aumentando, a pesar de que la sonda se encuentre a años luz de otras estrellas que no sean el Sol. ¡Sería un comportamiento verdaderamente extraño, desconcertante! Si se observase que la sonda acelera, se debería a alguna nueva fuerza de la que no tenemos ejemplos en la Tierra. Este comportamiento es el que está teniendo lugar a gigantesca escala cosmológica. Parece haber una fuerza, que no comprendemos en absoluto, que hace que las galaxias y los cúmulos de galaxias se alejen entre sí de forma acelerada. Esta fuerza se opone a la gravedad, que, como toda fuerza razonable, se debilita con la distancia.

Alguien escéptico podría preguntarse: ¿debo creerme algo tan absurdo? La mayoría de los astrónomos en la década de los 90 tampoco lo creían, pero se fueron amontonando pruebas, y a regañadientes se ha aceptado un nuevo y extraño componente del universo. Ha sido el puro peso de la evidencia, y ahora los cosmólogos tratan de domesticar esta nueva energía, medirla, comprenderla.

Lo curioso es que mucho antes de que se descubriese la aceleración cósmica en el universo, los físicos teóricos ya habían deducido las ecuaciones que describen este extraño comportamiento.

A las ecuaciones que Einstein reveló por primera vez en 1915 se les puede hacer una interpretación simple. Es una coreografía del movimiento espacio-tiempo. Dijo Wheeler: «La materia le dice al espacio-tiempo cómo tiene que curvarse, y el espacio curvado le dice a la masa cómo tiene que moverse».

Las soluciones de estas ecuaciones, que se fueron encontrando en los siguientes veinte años, daban un universo en movimiento. Este fue el motivo por el que Einstein introdujo la constante cosmológica, que dejaba el universo estático. Einstein, al descubrir que el universo estaba en expansión, con los datos de Hubble, catalogó la constante cosmológica como «la peor metedura de pata de su vida».

En 1974, para explicar los datos de la densidad que se estaban midiendo en los observatorios astronómicos, varios científicos, entre ellos Beatrice Tinsley, publicaron artículos, casi con precognición, retomando la constante cosmológica en el sentido de una energía adicional.

En 1995 los observadores utilizaron las supernovas de tipo Ia como candelas estándar. Estas supernovas han servido para saber si realmente hay aceleración. En la vanguardia de estas investigaciones encontramos dos grupos independientes, Perlmutter en Berkeley y Riess en Harvard y Australia (Premio Nobel 2011). En 1998 este equipo asombró al anunciar que la expansión del universo se estaba acelerando.

No hay ningún ensayo que pueda ofrecer pruebas independientes de esta forma de energía oscura, aparte de la fuerza cosmológica en sí, así que tendremos que esperar a que algún físico teórico ingenioso endulce un poco esta amarga píldora. La energía oscura supone el 68,3% del universo.

Después de todos los avances del modelo estándar, nos encontramos que solo conocemos el 5% del universo, lo cual es lo que en ciencia se denomina giro copernicano. Tenemos un modelo muy bueno, pero solo para el 5% del universo.

 

Cámara astronómica especial, denominada PAU

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