Un modelado estadístico podría ayudarnos a comprender la aceleración cósmica

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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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