En el Observatorio Nacional Kitt Peak, cerca de Tucson, Arizona, un telescopio observa el cosmos y registra la ubicación de millones de galaxias. El telescopio de cuatro metros está cartografiando actualmente el universo para resolver uno de los mayores enigmas de la astrofísica: ¿por qué el universo se expande más rápido a medida que pasa el tiempo?
Ahora, una colaboración multiinstitucional de más de 900 investigadores de más de 70 instituciones de todo el mundo proporcionó resultados compartidos publicados en el repositorio en línea arXiv. Resulta que, una vez más, la teoría de la relatividad general de Einstein se mantiene. Esta vez en una escala de mil millones de años luz.
Basados en observaciones de seis millones de galaxias utilizando el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) del telescopio, montado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos en Kitt Peak, los hallazgos también apuntan a una historia más profunda sobre la energía oscura, el motor detrás de esta expansión acelerada. Durante más de un siglo, la Relatividad General ha explicado la atracción de la gravedad en nuestro sistema solar y más allá. Los últimos hallazgos de DESI extienden esa validación a las mayores escalas observables. Al mapear la distribución de las galaxias, los investigadores han demostrado que el modelo de gravedad de Einstein sigue siendo válido incluso cuando se aplica a lo largo de miles de millones de años de historia cósmica. El análisis estuvo a cargo del físico Mustapha Ishak-Boushaki, de la Universidad de Texas en Dallas.
“Para esta ronda de resultados de DESI, concentré mis esfuerzos en UT Dallas en realizar una gran parte del análisis sobre la gravedad, que impone restricciones sobre cómo se mueve la materia en el universo y cómo evolucionan las estructuras a gran escala, como los cúmulos de galaxias”, dijo Ishak-Boushaki, un astrofísico cuya carrera de investigación se ha centrado en cuestiones de cosmología.
“Los resultados de DESI, combinados con conjuntos de datos de otros experimentos, son consistentes con la teoría de la relatividad general que opera a escalas cósmicas, aunque no excluyen por completo otras teorías de gravedad modificada”.
El análisis complejo utilizó casi 6 millones de galaxias y cuásares y permite a los investigadores ver hasta 11 mil millones de años en el pasado. Con tan solo un año de datos, DESI ha realizado la medición global más precisa del crecimiento de la estructura, superando los esfuerzos previos que tardaron décadas en realizarse.
Sin embargo, el esfuerzo no ha terminado. Los investigadores siguen investigando teorías de gravedad modificada para ayudar a explicar por qué la expansión del cosmos se está acelerando. Los resultados de DESI apuntan actualmente a Einstein, pero otras teorías no están totalmente descartadas.
Al registrar simultáneamente la luz de 5.000 galaxias, DESI puede generar un mapa tridimensional del cosmos. Esto permite a los científicos rastrear el desarrollo de las formaciones cósmicas a lo largo del tiempo. Al examinar cómo se agrupa la materia en varios niveles, el análisis más reciente adopta una visión amplia, examinando cómo se agrupa la materia en diferentes escalas.
Los resultados van más allá del simple apoyo a la relatividad. Respaldan la teoría de que la energía oscura podría no ser continua. Más bien, podría desarrollarse, alterando su influencia en el cosmos a lo largo del tiempo.
“La materia oscura constituye aproximadamente una cuarta parte del universo, y la energía oscura constituye otro 70%, y no sabemos realmente qué es ni lo uno ni lo otro”, dijo Mark Maus, estudiante de doctorado en Berkeley Lab y la UC Berkeley, que trabajó en la teoría y en los procesos de modelado de validación para el nuevo análisis. “La idea de que podemos tomar fotografías del universo y abordar estas grandes preguntas fundamentales es alucinante”.
Los datos de DESI no se limitan a probar teorías de la gravedad. También hacen hincapié en los neutrinos, partículas tan diminutas y esquivas que sus características siguen siendo en su mayoría desconocidas. Los resultados de DESI redujeron el rango concebible de masas de neutrinos, lo cual es esencial en relación con su impacto en el universo. Estas partículas, casi sin peso, interactúan débilmente con otra materia. Sin embargo, su masa combinada desempeña un papel en la conformación del cosmos, afectando a cómo se forman y agrupan las galaxias con el tiempo.
DESI todavía está en las primeras etapas de su misión. El proyecto ha entrado en su cuarto año de recopilación de datos, con planes de observar 40 millones de galaxias y cuásares antes de que finalice. El trabajo ya supera lo que estudios anteriores lograron a lo largo de décadas.
Fuente: ZME Science.
