¿Se está debilitando la energía oscura?

Tras miles de millones de años de expansión desbocada, ¿está empezando a frenarse el universo? Un nuevo análisis de las supernovas cercanas sugiere que el espacio no se estarían expandiendo tan rápidamente como antes, una tentadora pista que apunta a que la fuente de la energía oscura puede ser más exótica de lo que pensamos.

Durante más de una década, los astrofísicos han forcejeado con las pruebas de una desconcertante fuerza que parece estar separando el universo a un índice cada vez más rápido. Exactamente lo que constituye al responsable de esta energía oscura es desconocido, dice Michael Turner de la Universidad de Chicago. “La pregunta más simple que podemos hacer es: ¿la energía oscura cambia con el tiempo”.

Hasta ahora, las pruebas han sugerido que la energía oscura es constante, aunque su efecto en el universo se ha hecho más fuerte conforme el universo se expande y las fuerzas gravitatorias entre objetos se debilitan con la distancia.

Ahora, un nuevo análisis de supernovas sugiere que la energía oscura podría en realidad estar menguando. En un artículo en Arxiv, un equipo liderado por Arman Shafieloo de la Universidad de Oxford examinó un catálogo publicado recientemente sobre explosiones de supernovas, incluyendo un número de estallidos relativamente cercanos (www.arxiv.org/abs/0903.5141). Encontraron que los nuevos datos encajaban mejor con un universo en el que la energía oscura estaba perdiendo fuerza. “Parece que la aceleración está frenando”, dice Shafieloo.

Las primeras pruebas de la energía oscura aparecieron en 1998, cuando dos equipos de astrónomos observaron explosiones de supernovas lejanas que parecían más tenues de lo esperado, y por tanto más lejanas. El hallazgo sugería que las estrellas en explosión se alejaban de la Tierra más rápido de lo previsto, y por tanto también el resto del universo. Se invocó a la “energía oscura” para explicar la aparente anomalía. Desde entonces se ha catalogado a la mayor parte de las supernovas para ayudar a construir una descripción de cómo se ha expandido el universo a lo largo del tiempo.

El mayor conjunto de datos de supernovas fue publicado a principios de este año por el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. Incluye datos de 147 supernovas que explotaron en los últimos mil millones de años, más de la mitad de ellas de reciente descubrimiento (www.arxiv.org/abs/0901.4787). El equipo de Harvard analizó las nuevas supernovas suponiendo que la energía oscura había permanecido sin cambios.

Shafieloo, no obstante, eliminó el requisito de que la energía oscura es constante a lo largo de la historia del universo. Junto con Varun Sahnidel Centro Interuniversitario para Astronomía y Astrofísica en Pune, India, y Alexei Starobinsky del Instituto Landau de Física Teórica en Chernogolovka, Rusia, Shafieloo usó una aproximación que dicen que es particularmente sensible a rápidos cambios en el índice de expansión del universo.

Comenzando con factores como el desplazamiento al rojo – una medida de cuánto ha estirado la luz de cada explosión la expansión del universo – calcularon un número representativo para cada época en la que tuvo lugar cada supernova. Tras poner en un gráfico todos estos números, encontraron que el escenario que mejor encajaba era uno en el que la energía oscura se había debilitado a lo largo de los últimos 2 mil millones de años, provocando que la aceleración cósmica se frenase. Shafieloo advierte que sus resultados son preliminares, pero añade que podría ser el momento de empezar a revisitar otros modelos de energía oscura.

“Su aproximación es razonable”, aunque el efecto es ligero, dice el cosmólogo Dragan Huterer de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. “Si este fuese verdaderamente el caso, sería un descubrimiento tremendo”.

Efectivamente, cambiaría nuestras ideas sobre la fuente de la energía oscura. Hasta ahora, todos los signos han apuntado a que la constante cosmológica es la explicación más simple para la expansión acelerada del universo. Esta constante es una energía que no cambia y que surge de las fluctuaciones cuánticas en el vacío del espacio. “La constante cosmológica es la única cosa que tiene sentido actualmente para los físicos de partículas”, dice Huterer.

Incluso si la energía oscura está cambiando, la constante cosmología podría no ser el director. En lugar de esto, se sugeriría una física mucho más exótica. Incluso podría significar que la energía oscura no existe en absoluto. Un ejemplo de un origen exótico es la “quintaesencia”, un campo cuántico teórico que impregna el espacio como el campo aún sin identificar que se cree que dirigió la inflación justo después del Big Bang. Este campo podría estar disipándose y perdiendo energía, causando finalmente que el universo frene y colapse sobre sí mismo.

Una explicación más probable para los resultados del equipo es un ligero sesgo en los nuevos datos de supernovas, dice Huterer. Robert Kirshner, miembro del equipo de Harvard, concuerda. “Creo que esta es gente seria y cuyos análisis deberían tomarse en serio, pero puede haber más de una causa para el efecto aparente”, dice.

Por ejemplo, un sesgo potencial podría haberse introducido gracias a que los objetos más tenues son más fáciles de ver si están más cerca. Es posible que el equipo de Harvard haya catalogado un número desproporcionado de supernovas cercanas que eran tenues o estaban oscurecidas por el polvo. Los astrónomos deben corregir el efecto de la atenuación del polvo y otras sutilezas para estimar el verdadero brillo de una supernova. Pero el equipo puede haber sobrecompensado esta corrección, produciendo un catálogo de supernovas cercanas que es ligeramente más brillante en relación a su distancia. Esto crearía la ilusión de que la aceleración del universo se ha estado frenando.

Se necesitan nuevas observaciones de otros grupos para buscar el mismo efecto, dice Kirshner, aunque determinar si la energía oscura realmente está cambiando podría llevar algún tiempo. Se han registrado los detalles finos de tantas supernovas que se ha logrado el conocido como “suelo sistemático” – un escenario en el que todo, desde las sutiles diferencias entre explosiones de supernovas a la curvatura del espejo de un telescopio, puede modificar los resultados, dice Huterer.

Los próximos “proyectos de precisión” como el Estudio de Energía Oscura, que montará una cámara súper-sensible de 500 megapíxelesen un telescopio de 4 metros en el Observatorio Inter-Americano de Cerro Tololo en Chile, tiene como objetivo reducir algunas de las fuentes de incertidumbre. Uno de los proyectos tiene que como objetivo medir parte de la historia reciente del universo, registrando aproximadamente 2000 supernovas que han estallado en los últimos 7000 millones de años.

Otras zonas que empujarán los límites de la sensibilidad están aún en planificación, incluyendo dos sondas espaciales – la Misión Conjunta de Energía Oscura de los Estados Unidos y Euclides de Europa. Algunos astrónomos sospechan que se forjará una sociedad entre las dos misiones para enviar sólo una única sonda internacional.

Es prácticamente imposible descubrir de forma definitiva si la energía oscura es constante. “No es un objetivo al que se pueda apuntar”, dice el cosmólogo Sean Carroll de Caltech. “Conforme afinamos los márgenes de error y nos acercamos cada vez más a la constante exacta, no existe un punto en el que se pueda decir ‘OK. Lo hemos logrado. La energía oscura es constante”.

No obstante, el siguiente estallido de esfuerzos podría revelar en gran detalle si la energía oscura ha estado cambiando. “Sería una sorpresa encontrar que la energía oscura varía con el tiempo”, dice Carroll, “pero sería algo tan tremendamente importante que merece la pena seguir buscándolo”.

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Autor: Rachel Courtland
Fecha Original: 10 de abril de 2009
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Via Ciencia Kanija