Un modelado estadístico podría ayudarnos a comprender la aceleración cósmica

GalaxiasAunque está generalmente aceptado por los científicos que el universo se expande a un ritmo acelerado, hay cuestiones sobre por qué esto debería ser así. Durante años, los científicos han estado intentando determinar la causa de este comportamiento. Una de las teorías es que la energía oscura podría ser la causa de la aceleración cósmica.

Para poner a prueba las teorías sobre la energía oscura, un grupo del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México y la Universidad de California en Santa Cruz han logrado una técnica diseñada para poner a pruebas distintos modelos. “Estamos intentando investigar qué podría haber tras esta expansión acelerada del universo”, dice Katrin Heitmann, una de los científicos de Los Álamos a PhysOrg.com. “Nuestra técnica se basa en datos, y puede usarse para evaluar distintos modelos”.

Heitmann y sus colaboradores crearon su método basándose en el modelado Gausiano de procesos; la implementación estuvo liderada por Tracy Holsclaw de la UC Santa Cruz. “Estamos usando métodos estadísticos en lugar de intentar llegar a distintos modelos. Nuestro proceso toma datos de distintas fuentes y luego lo usa para buscar ciertas desviaciones de lo que asumimos en una constante cosmológica”. El trabajo del grupo puede verse en Physical Review Letters: “Nonparametric Dark Energy Reconstruction from Supernova Data”.

“Muchos científicos creen que la energía oscura dirige la expansión acelerada del universo”, señala Heitmann. “Si este es el caso, es posible caracterizarla a través de su ecuación de estado w(z). La evolución del desplazamiento al rojo del parámetro w(z) de la ecuación de estado mostraría alguna indicación de un origen dinámico de la energía oscura”.

Heitmann señala que, en tal caso, podría haber un infinito número de modelos. “No podemos poner a prueba todos esos modelos”, dice, “por lo que tenemos que hacer el problema inverso. Tenemos datos y podemos caracterizar la causa subyacente de la expansión acelerada. Esto asume que w es una función suavemente variante, y una teoría de energía oscura dinámica encajaría con eso. Podemos usar datos y analizarlos para ver si podemos encontrar indicaciones de que la energía oscura está realmente tras la expansión acelerada”.

El equipo de Los Álamos y la Universidad de California en Santa Cruz pusieron a prueba primero su técnica estadística en datos simulados para ver si el método era fiable. “Tras ver que lo era”, comenta Heitmann, “lo probamos con los datos actualmente disponibles de supernovas”.

Hasta el momento, su análisis no ha revelado que una energía oscura dinámica esté tras la expansión acelerada (la constante cosmológica es un caso muy especial de energía oscura y aún está de acuerdo con los datos), pero Heitmann no cree que se cierre la puerta a las teorías de energía oscura dinámica como causa de la aceleración en la expansión del universo. “Por el momento, los datos son limitados, y cada día llegan mejores datos”, comenta. Adicionalmente, el grupo espera incluir otros datos en sus análisis estadísticos. “Nuestra técnica permite también permite la introducción de datos del fondo cósmico de microondas, así como de las oscilaciones acústicas bariónicas, y eso es lo que queremos añadir ahora”.

Si esta técnica identifica una energía oscura dinámica como la razón tras la expansión acelerada del universo, esto podría significar que hay que re-visitar las bases de lo que sabemos sobre el funcionamiento del universo. “Si encontramos que hay una dependencia temporal que apoya la idea de la energía oscura como este mecanismo, entonces podemos volver a la aproximación de la teoría. Tendríamos una idea de qué modelos podrían explicar mejor la historia de expansión del universo y, finalmente, desarrollar una teoría auto-consistente sin suposiciones ad hoc”.


Más información: Tracy Holsclaw, Ujjaini Alam, Bruno Sansó, Herbert Lee, Katrin Heitmann, Salman Halbib, and David Higdon, “Nonparametric Dark Energy Reconstruction from Supernova Data,” Physical Review Letters (2010). Disponible online: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.105.241302

Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 24 de diciembre de 2010
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Comments (17)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Aunque está generalmente aceptado por los científicos que el universo se expande a un ritmo acelerado, hay cuestiones sobre por qué esto debería ser así. Durante años, los científicos han estado intentando determinar la causa…..

  2. pepel

    Viniendo un poco a cuento del artículo, tengo una duda que me corroe desde hace algún tiempo. Según los documentales/libro del “universo elegante”, la teoria de cuerdas precide el multiverso, en el que cada universo está en/es una brana… Por lo que entendí se “sospecha” que hay una partícula que podría atravesar las branas, y esa es el gravitón… Siendo así, no es posible que todos los efectos gravitatorios “extraños” que observamos, y que adjudicamos a la materia oscura o la energía oscura, estén “simplemente” provocados por gravitones que provienen de otros universos?

    (quesito de trivial para quien me conteste jeje)

    • OzzyBulla

      Realmente no es que los gravitones atraviesen las branas; lo que ocurre es que son LA cuerda que no está anclada a la brana; por loq eu escapa de ella (y así se explican las peculiaridades de la fuerza que vehicula este bosón).
      A mi me corroe algo mas newtoniano (alguien va a decir “ya está este con su obsesión”, jaja). ¿Por que la energía cinética (en este caso originada en el BB) no podría conservarse como energía potencial si algo (la gravedad de los cuerpos del universo) la retiene, y liberarse en la medida en que esa gravedad disminuye por la propia expansión?

  3. Quequequequè Ozzy, parece lògico, pero ¿quien dirige la expansiòn?, se dice que la materia oscura, la energìa oscura, pero no se ha podido demostrar de manera irrefutable que es asì, es màs, nomàs tenemops indicios de su existencia.

    • OzzyBulla

      La materia oscura es la que “explica” que las falaxias no se desintegren y que se mantengan aglutinados los cúmilos de galaxias y estructurada la malla cósmica; ya que con la materia visible y el modelo fe gravedad que tenemos, esto no debería ser; la gravedad “faltante” estaría generada por la materia oscura.

      La energía oscura es lo contrario: dado que el universo no solo se expande, sino que su expansión se acelera, este fenómeno se explica por una energia que estaría impulsando esta aceleración.

      A mi, en cambio, me molesta mucho que cuando un modelo no funciona, lo hagamos funcionar introduciendo cosas oscuras en lugar de revisar el modelo.

      Siempre recuerdo el chiste de que cuando los biólogos tenían toso vien organizado descubrieron al ornitorrinco; y como no calzaba con la teoría, llegaron a la conclusión de que el ornitorrinco estaba equivocado.

  4. reneco

    Alguien sabe como determinan la aceleración de la expansión del Universo?. Sé utiliza una candela estándar (supernovas tipo Ia) para tener un patrón de luminosidad constante, con esta luminosidad se puede calcular la distancia de esta supernova y por medio del espectrómetro se determina el desviación hacia el rojo, con esto se puede determinar la velocidad de alejamiento de la supernova, pero esto no determina la aceleración, porque la aceleración se calcula con la variación de velocidad para un mismo objeto.
    La expansión del universo es un concepto relativamente antiguo no así la expansión acelerada del universo

  5. OzzyBulla

    Hasta donde entiendo, la aceleración se deduce del hecho que si la expansión hubiese tenido lugar siempre a la velocidad actual, el universo sería mas joven; y tendríamos la paradoja de estrellas mas viejas que el universo mismo. Es por ello que la velocidad anterior tiene que haber sido menor, para que la distancia recorrida sea consistente con la edad de las estrellas mas antiguas.

    • reneco

      Gracias OzzyBulla en lo que he leído no me había topado con esta idea, voy a seguir investigando si es que me topo con algo mas preciso.
      Que tengan un buen Principio De Año.

  6. paul

    en los 80´s las revistas cientificas hablaban de gran atractor, que todos los cúmulos galácticos eran atraidos hacia cierto lugar formando un muro. ¿en que quedo esa noticia? ¿tiene algo que ver con la energia oscura?, por favor si álguien tiene idea, agredeceria que me linkeen, muchas gracias, feliz año.

  7. RDC

    Y qué hay que decir acerca de la noticia que salió no hace mucho que los quasares no presentan dilatación temporal. Quizás el corrimiento al rojo que apreciamos sólo indique una pérdida de energia por parte de los fotones, o sea, un envejecimiento.

    • OzzyBulla

      Una pura pérdida de energía haría (y lo hace) que la luz sea mas tenue (en realidad no se “puerde”, se didipa). No tiene por qué existir un cmbio en la longitud de onda de la luz.

      Pero si asi fuera, uff; no solo no hay aceleración, ni siquiera expansión; tampoco big bang, tampoco 14.5 mil millones de años . . . sería como todo de nuevo.

      • RDC

        OzzyBulla, bueno, según el efecto fotoeléctrico cabría esperar dos tipos de disipación energética: la disminución de la intensidad de la luz (pérdida de fotones) y el incremento de la longitud de onda de los fotones (corrimiento al rojo: pérdida energética del fotón).

        Según la fórmula: E=h·c/L (contstante de Planck X velocidad lineal del fotón y todo esto, partido por la longitud de onda del fotón), cuando mayor es la longitud de onda del fotón (cuando más al rojo está), menor es su energía. Por lo cual, insisto, un fotón pierde energía cuando corre hacia el rojo.

        Bien, pues, el corrimiento al rojo de las galaxias lejanas, desde Hubble, se ha interpretado como un efecto relativista, es decir, que en realidad el fotón no pierde energía sino de forma aparente. Se dice, entonces, que ese enrojecimiento se debe, realmente, a la dilatación espacio-temporal, es decir, a que la geometria del universo se ha curvado. Y de aquí se ha sacado la teoria del Big Bang y la expansión del Universo.

        Reconozco que está fundado creer (tomar por cierto) que este corrimiento al rojo se debe a la dilatación del espacio-tiempo, pero cabe admitir que no es concluyente. Quizás este corrimiento al rojo no sea un efecto relativista. ¿Explicaría eso lo de los quáseres? Quizás.

        Pero en fin, como el hombre necesita creer en algo, necesita tomar algo por firme y verdadero, el mínimo indicio le vale para agarrarse a una explicación de las cosas. No es posible vivir en la duda permanente; creer que hay opiniones verdaderas nos permite vivir y desarrollarnos -Hecho que no demuestra que haya realmente tales opiniones.

        Me parece que para buscar una explicación verdadera (científica) del universo y la existencia se avanza más rápido estudiando la psicología humana que mirando las estrellas.

        Saludos. Y hay más razones para dudar de todas estas teorías cosmológicas que para tomarlas en serio (a no ser que uno viva de ello, como Hawking, Vilenkin, Guth, & Co)

        • La principal pega al efecto del “fotón cansado” es que, para que un fotón pierda energía, debe tener un impacto con otra partícula. Si la luz procedente de un objeto lejano ha ido perdiendo energía de este modo, es de suponer que los fotones se habrán desviado de su ruta original por los impactos sufridos, con lo cual resulta muy poco probable que esos fotones sigan manteniendo la imagen original del objeto que formaban.

  8. RDC

    Manuel Hernan; ¿y qué decir del efecto casimir sobre ondas electromagnéticas al desplazarse en el vacío? Cierto que aún se está lejos de comprobar si dicho efecto actúa sobre los fotones desplazándolos hacia el rojo (se trata en esencia de una fuerza de separación), y con qué intensidad lo haría. Pero es una hipótesis harto plausible. Y quizás hay más.

    En fin, repito, hay muchas razones para dudar de la cosmología actual. Por ejemplo, eh aquí otra: el fondo de radiación cósmica. Se ha comprobado que esta radiación es la típica radiación que emite un cuerpo oscuro. Sobre este hecho no hay discusión. Pero ahora se quiere identificar esta radiación con la supuesta radiación que habría habido poco antes de que los electrones y los protones se sintetizaran formando la materia. Sin embargo, me parece que esa supuesta radiación primitiva que nos habría llegado en forma de radiación de fondo no puede tener nada que ver con la típica radiación emitida por cuerpo oscuro. Pongo un ejemplo: imaginemos que tenemos una cueva esférica de un volumen de 100 años luz de diámetro y en el centro de ésta encontramos un fuego de barbacoa que se va consumiendo. Este fuego emite luz con cierta longitud de onda que nada tiene que ver con el material con que están hechas las paredes de esa supercueva. El fuego se apaga, mientras que la luz del fuego tarda 100 años en alcanzar la pared de la supercueva. Pero una vez allí esa luz será absorvida en parte por la pared de la cueva, en parte será rebotada hacia otra pared de la cueva que absorvirá una parte de esta parte, y así hasta que la luz del fuego se extinga. Mientras tanto las paredes de la supercueva, a su rollo, van emitiendo una luz muy característica, relacionada con la temperatura global de la cueva. Es decir, esta radiación de la cueva poco tiene que ver con la luz emitida por el fuego, aunque algo tiene que ver con el calor desprendido por el fuego. Bien pues, expuesto el ejemplo entiendo que lo que dicen los cosmólogos al respecto es que la luz de ese fuego efímero (el plasma primordial) representaría, ahora, la luz característica de cuerpo negro que se ha detectado con el COBE y el WMAP. Y a mi me parece que eso no es muy consistente con lo que, en efecto, sabemos que debe de ser la radiación del cuerpo negro y que, a fin de cuentas, es lo que se ha detectado realmente.

    Saludos.

  9. RDC

    Errata; hablando sobre el efecto casimir me equivoqué al decir que se trata de una fuerza de separación (más bien une placas). Sin embargo eso no quita la posibilidad de que tal efecto pueda alargar la longitud de onda de un fotón, más bien todo lo contrario: a fin de cuentas, si se estrecha un fotón éste se hace más largo. Pero bueno, todo esto cabría mirárselo.

    Saludos

  10. pepel

    lo del corrimiento al rojo por efectos relativistas… yo siempre había pensado que el corrimiento al rojo era por el efecto doppler … no es así?

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