Rompemos el tiempo y el espacio para iluminar a la energía oscura

Una investigación espacial, con la capacidad de rebobinar la historia del universo, está rompiendo el tiempo y el espacio para desvelar el misterio de la energía oscura.

Se trata del Experimento de Energía Oscura del Telescopio Hobby-Eberly (HETDEX), que constituye el primer estudio importante sobre cómo cambia la energía oscura con el tiempo.

Su objetivo es crear un mapa tridimensional de 2,5 millones de galaxias que ayudará a los astrónomos a comprender cómo y por qué la expansión del universo se acelera con el tiempo.

HETDEX está recopilando información desde 2017 y estará operativo hasta diciembre de 2023, cuando habrá concluido la investigación espectral más grande de toda la historia, según se explica en un comunicado.

Osa Mayor y Orión

Osa Mayor y OriónEl telescopio está orientado a dos regiones del cielo: una hacia las siete estrellas brillantes de la Osa Mayor, otra hacia la constelación más conocida del universo por sus estrellas brillantes y visibles, Orión.

Por cada barrido, el telescopio registra alrededor de 32.000 espectros, capturando la huella cósmica de la luz de cada objeto dentro del campo de visión del telescopio.

HETDEX no apunta a objetivos específicos, sino que registra todo lo que encuentra en un área específica del cielo. Luego, los científicos revisan los datos para seleccionar los objetos que desean estudiar.

Para hacer el mapa que nos descubrirá el misterio de energía oscura, el telescopio está peinando mil millones de espectros en busca de ejemplos de un tipo específico de galaxia.

Estas galaxias representan una época en la que el universo tenía solo unos pocos mil millones de años (en la actualidad tiene 13.700 millones de años).

Sus espectros llevan información sobre la rapidez con la que las galaxias se alejan de nosotros como resultado de la expansión del universo, una medida conocida como desplazamiento al rojo.

Esto permitirá a los astrónomos determinar cómo ha cambiado la velocidad a la que el universo se expande a lo largo de eones de tiempo, lo cual es clave para determinar la naturaleza de la energía oscura.

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Rompiendo el tiempo y el espacio

Rompiendo el tiempo y el espacioHETDEX es el único experimento que llega tan lejos en el tiempo y en el espacio para observar el componente de energía oscura del universo y cómo está evolucionando.

Otra novedad importante: mientras que otros estudios miden la expansión del universo usando supernovas distantes o un fenómeno conocido como lente gravitacional, donde la luz es desviada por la gravedad de objetos masivos como galaxias y agujeros negros, HETDEX se enfoca en ondas sonoras del Big Bang.

Aunque en realidad no podemos escuchar sonidos en el vacío del espacio, los astrónomos pueden ver el efecto de estas ondas sonoras primordiales en la distribución de la materia por todo el universo.

Durante los primeros 400.000 años después del Big Bang, el universo existió como una sopa de partículas de materia y energía que generó ondas sonoras: ayudaron a que la materia comenzara a agruparse.

Ese agrupamiento primordial puede apreciarse todavía a través del así llamado resplandor crepuscular del Big Bang, la primera luz y más lejana que podemos ver en el universo.

También es perceptible en la distribución de las galaxias a lo largo de la historia del universo a través de las ondas que marcaron su existencia.

El registro de esas ondas muestra a los astrónomos cómo la expansión del universo, impulsada por la energía oscura, ha cambiado con el tiempo.

Iceberg cósmico

Iceberg cósmicoPara entender la importancia de esta misión es preciso recordar que el universo que vemos es solo la punta del vasto iceberg cósmico.

Todo lo que hemos podido observar con los telescopios equivale aproximadamente al 5 por ciento de toda la masa y energía del universo.

Sabemos que en el universo hay también materia oscura, que no podemos verla, pero sí apreciar el efecto gravitacional que provoca sobre la materia visible: representa el 27 por ciento del universo.

El 68 por ciento restante de todo el universo es energía oscura, una fuerza misteriosa que empuja a cúmulos y galaxias provocando su expansión a medida que envejecen.

La energía oscura contrarresta el efecto de la materia oscura, que presiona para unir al universo e impedir que se disperse a través de su expansión.

Poco más sabemos de la energía oscura, y ese misterio es lo que se propone descubrir HETDEX recomponiendo cómo era el universo antiguo y observando cómo se comportó la energía oscura y está evolucionando en la actualidad.

Rebobinando la historia del universo

Rebobinando la historia del universoHETDEX tiene la posibilidad de rebobinar la historia del universo para observar detalles todavía desconocidos y verificar si las tres hipótesis que se barajan en la actualidad sobre la naturaleza de la energía oscura, se ajustan a no a las observaciones.

Esas tres explicaciones posibles son: por un lado, que la energía oscura sería parte de la energía del vacío cuántico (energía del punto cero), impulsora también de la expansión del universo y relacionada con la constante cosmológica de la relatividad general.

Otra posible explicación es que la energía oscura sería algo así como un conjunto de partículas o campos energéticos todavía desconocidos. La tercera posibilidad es que la Teoría de la Gravedad de Einstein sea incorrecta.

Las tres explicaciones son por el momento meramente hipotéticas, y corresponderá a HETDEX determinar si alguna de ellas es válida, si tenemos que optar por otra explicación inédita de la energía oscura e, incluso, si después de 2023 debemos seguir en esta incertidumbre acerca de lo que causa la enigmática expansión del universo.

Imagen superior: valores aproximados de los tres componentes conocidos del universo: materia normal, materia oscura,A y energía oscura. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA.