Distorsión galáctica arroja luz sobre la aceleración cósmica

Un equipo usando el Telescopio Muy Grande de Chile ha medido la distorsión en el “desplazamiendo al rojo” de 13 000 viejas y distantes galaxias, lo cual podría ayudar a estrechar qué podría ser la energía oscura – la entidad que se piensa que es responsable de la expansión acelerada del universo. (Crédito: Nature)

Ahora hace diez años que dos equipos independientes de investigadores de los Estados Unidos deliberaban sobre si hacer público un descubrimiento que cambiaría nuestra visión del universo para siempre. Trataba de observaciones de supernovas distantes que parecían estar alejándose entre sí más rápido de lo que deberían. Unas semanas más tarde el mundo descubrió que la expansión del universo se aceleraba, probablemente dirigida por algún tipo de “energía oscura” de repulsión gravitatoria que forma el 75% del universo.

Avanzamos una década y los físicos aún no tienen idea de lo que es la energía oscura. Tal vez ni siquiera exista: en lugar de esto la aceleración cósmica podría ser una señal de que es hora de reemplazar la Teoría de la Relatividad General de Einstein por una nueva teoría de la gravedad. Unos astrónomos europeos han demostrado ahora que pequeños cambios en la distribución de las galaxias a lo largo del tiempo podría ayudar a aclarar este tema, así como restringir los modelos actuales sobre energía oscura. Es un pequeño y relativamente simple paso hacia resolver un descomunal problema.

Desplazamientos al rojo galácticos

Los investigadores van comprendiendo la dinámica cósmica estudiando la razón a la que se separan las galaxias, lo cual logran midiendo cuánto se ha “desplazado al rojo” su luz hacia longitudes de ondas mayores. Cuando Edwin Hubble demostró en 1929 que el desplazamiento al rojo de las galaxias distantes era proporcional a su distancia de la Tierra, demostró que el universo se expandía. El mismo principio apuntala el descubrimiento de 1998 sobre que la expansión es acelerada, sólo que esta vez las medidas implican “candelas estándar” conocidas como supernovas de Tipo 1a.

Pero estos desplazamiento al rojo galácticos están distorsionados por el movimiento de las propias galaxias, por ejemplo debido a la atracción gravitatoria de objetos cercano. La cantidad de distorsión por tanto proporciona una medida de lo rápido que se formaron las estructuras en un cierto momento, lo cual resulta depender del contenido de energía del universo y también de si la relatividad general es correcta. Medir las distorsiones de las galaxias no es algo nuevo en sí mismo, pero al hacerlo en diferentes épocas cósmicas los investigadores pueden ser capaces de aprender más sobre la aceleración cósmica. “Una discrepancia entre la cantidad de distorsión en distintas épocas sería un fuerte indicio de una nueva teoría de la gravedad”, dice Luigi Guzzo del Observatorio Astronómico Brera en Italia.

Usando el Telescopio Muy Grande de Chile, Guzzo y su potente equipo internacional de 50 integrantes midió 13 000 espectros de galaxias que existieron hace 7 mil millones de años (Nature 451 541). Los investigadores compararon entonces la cantidad de distorsión presente en esos espectros con un estudio separado del universo local (es decir, reciente) de la misma región del cielo. Las dos medidas sólo coincidían si el equipo acudía a un ingrediente energético extra en el vacío en la línea de la “constante cosmológica”. Esta constante, la cual añadió Einstein a sus ecuaciones en 1917 (y más tarde descartó) para que su teoría encajase con las observaciones de entonces sobre un universo estático, es la explicación actual más simples para la energía oscura.

No obstante la muestra de galaxias estudiadas no es lo bastante grande para distinguir una energía oscura física de unas teorías alternativas de la gravedad extendida, lo cual incluye “escenarios de mundobranas” extra-dimensionales así como modificaciones a la relatividad general. “Los márgenes de error son aún demasiado grandes para decirnos algo nuevo sobre la energía oscura”, dice Robert Caldwell de la Facultad Dartmouth en los Estados Unidos.

Investigaciones extensivas

La predicción de la razón de crecimiento de la estructura cósmica (eje vertical) es proporcional al “factor de expansión inversa” del universo (eje horizontal) que varía dependiendo del modelo teórico usado. No obstante, el margen de error es demasiado para descartar aún cualquier teoría. (Crédito: Nature)

Guzzo está actualmente intentando convencer a la Organización Europea para la Investigación Astronómica (ESO) para empezar un nuevo estudio de alrededor de 100 000 espectros de la misma época cósmica, lo cual permitiría al equipo empezar a discriminar entre algunos modelos de energía oscura. “Nuestro plan más ambicioso, el cual se presentó recientemente a la Agencia Espacial Europea, es un satélite infrarrojo llamado SPACE que realizará una investigación de más de 100 millones de galaxias de todo el cielo”, añade.

La energía oscura es tan extraña que ninguna técnica pos sí sola es capaz de dilucidar su origen, y se necesitan un grupo de aproximaciones — las cuales incluyen investigaciones de supernovas lejanas, medias del fondo de microondas cósmico y estudios de lentes gravitatorias — que se pondrán a funcionar en los próximos pocos años. En particular, tener técnicas complementarias como estas ayudará a los investigadores a desentrañar los efectos de la energía oscura de aquellos debidos a la materia, la cual as su vez está mayormente formada por un desconocido tipo de materia “oscura” no luminosa.

“Aún es pronto para la técnica de distorsión de desplazamiento al rojo de galaxias”, dice Eric Linder de la Universidad de California en Berkeley, quien apunta que un análisis similar de una época cósmica anterior está actualmente siendo llevado a cabo por la investigación DEEP2 en los Estados Unidos. “Pero este trabajo abre una nueva ventana al misterio de la energía oscura, ¡y ahora mismo debemos usar todas las visiones que podamos!”.


Autor: Matthew Chalmers
Enlace Original: 30 de enero de 2008
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