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En 1998 y 1999, dos equipos independientes de científicos descubrieron la aceleración del universo midiendo las distancias a las supernovas y las velocidades a las que se alejan de la Tierra. Aquí fue donde entró en juego el término “energía oscura” (acuñado en 1998), para proporcionar la gran cantidad de energía necesaria para esta aceleración constante que fue incluida en el Modelo Estándar de cosmología.
Comprender cómo ha evolucionado nuestro universo está ligado a uno de los mayores misterios de la física como ingrediente desconocido que hace que nuestro universo se expanda cada vez más rápido.
El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI)
Ahora, las observaciones preliminares realizadas por el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés: Dark Energy Spectroscopic Instrument) ubicado en lo alto del telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak de Arizona, sugieren que la aceleración de la expansión del universo no ha sido constante; en otras palabras, que la energía oscura ha cambiado a lo largo de la historia del universo y podría estar debilitándose.
El mapa 3D más grande del universo
Esta conclusión proviene de la medida más precisa de la expansión del universo gracias a la cartografía de galaxias y cuásares con el instrumento DESI que ha permitido construir el mapa en 3D más grande del cosmos y medir su velocidad de expansión con una precisión mejor que el 1%. Este avance no solo representa un logro técnico impresionante sino que también abre nuevas preguntas sobre la naturaleza de la energía oscura.
La tensión de Hubble –quizás el mayor problema de la cosmología en estos momentos– surge de una discrepancia entre los resultados obtenidos utilizando herramientas conocidas como velas estándar (como las estrellas variables cefeidas) y reglas estándar para medir la constante de Hubble (la expansión acelerada del cosmos).
Datos reveladores
La nueva medida de la expansión acelerada del universo ha reducido su velocidad a una velocidad de 67,97 kilómetros por segundo por megapársec, insinuando que esta misteriosa energía ha ido cambiando a lo largo de miles de millones de años.
Esta es la primera vez que los científicos miden la historia de expansión del universo joven con una precisión superior al 1%, lo que nos ofrece nuestra mejor visión hasta ahora de cómo evolucionó el universo en este mapa en 3D con más de 6 millones de galaxias. El mapa contiene tres veces más galaxias que esfuerzos anteriores, y muchas de ellas han visto medidas sus distancias por primera vez. Este mapa permite a los científicos estimar la tasa de expansión del universo, gracias a una práctica referencia de tamaño presente en el universo.
Un logro inigualable
"Estamos increíblemente orgullosos de los datos, que han producido resultados cosmológicos líderes en el mundo y son los primeros en surgir de la nueva generación de experimentos de energía oscura", explicó Michael Levi, director de DESI y científico del Lawrence del Departamento de Energía. Laboratorio Nacional de Berkeley (Berkeley Lab), y director del proyecto. "Hasta ahora, estamos viendo un acuerdo básico con nuestro mejor modelo del universo, pero también estamos viendo algunas diferencias potencialmente interesantes que podrían indicar que la energía oscura está evolucionando con el tiempo. Estas pueden desaparecer o no con más datos, por lo que estamos entusiasmados de comenzar a analizar nuestro conjunto de datos de tres años pronto".
Tecnología de vanguardia
El equipo DESI equipó el espejo de cuatro metros del telescopio con 5.000 fibras robóticas que giran automáticamente hacia sus objetivos celestes. La automatización del sistema posibilita una recopilación de datos ultrarrápida en comparación con el anterior estudio de galaxias, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que precisa de fibras que deben conectarse a mano en placas de metal.
Desde mayo de 2021 hasta junio de 2022, las fibras robóticas captaron fotones que llegaban a la Tierra desde diferentes épocas de la historia cósmica y los científicos los han transformado en datos que se han materializado con este espectacular mapa cósmico.
Un futuro brillante para la cosmología
Los resultados de esta investigación, que están disponibles en el servidor de preimpresión ArXiv, confirman que la expansión del universo se está acelerando. Sin embargo, también plantean la posibilidad de que la energía oscura no sea constante como se pensaba anteriormente. Las interpretaciones que surgen continuamente sobre la evolución de la energía oscura podrían cambiar con la llegada de más datos en los próximos años. Si se confirma en el futuro, supondrá una revolución en la cosmología y una nueva ventana en nuestra comprensión del universo. Sería un cambio radical en la forma en que los científicos entienden la historia del universo.
La función del telescopio Mayall
El equipo DESI equipó el espejo de cuatro metros del telescopio con 5.000 fibras robóticas que giran automáticamente hacia sus objetivos celestes. La automatización del sistema posibilita una recopilación de datos ultrarrápida en comparación con el anterior estudio de galaxias, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que precisa de fibras que deben conectarse a mano en placas de metal.
Desde mayo de 2021 hasta junio de 2022, las fibras robóticas captaron fotones que llegaban a la Tierra desde diferentes épocas de la historia cósmica y los científicos los han transformado en datos que se han materializado con este espectacular mapa cósmico.
Análisis continuo
"Ningún experimento espectroscópico ha tenido tanta información antes, y seguimos recopilando datos de más de un millón de galaxias cada mes", dijo Nathalie Palanque-Delabrouille, científica del Laboratorio Berkeley y coportavoz del experimento.
"Hemos medido la historia de la expansión en este enorme rango de tiempo cósmico con una precisión que supera todos los estudios BAO anteriores combinados", comentó Hee-Jong Seo, profesor de la Universidad de Ohio y coautor del estudio. "Estamos muy emocionados de saber cómo estas nuevas mediciones mejorarán y alterarán nuestra comprensión del cosmos. Los humanos tenemos una fascinación eterna con nuestro universo y queremos saber de qué está hecho y qué le sucederá".
Energía oscura: ¿Constante o variable?
Los resultados sugieren que la energía oscura podría no ser una constante inmutable, sino que podría estar cambiando con el tiempo. Este hallazgo tiene implicaciones profundas para nuestra comprensión del cosmos y podría conducir a un cambio paradigmático en el campo de la cosmología.
Futuras exploraciones
Con la tecnología avanzada de DESI, los científicos están en una posición privilegiada para continuar desentrañando los misterios del universo. A medida que se recopilan y analizan más datos, se espera que se puedan hacer descubrimientos aún más sorprendentes sobre la naturaleza de la energía oscura y su impacto en la expansión del universo.
El equipo de DESI está comprometido con la búsqueda continua de respuestas a estas preguntas fundamentales. Cada nueva observación y cada nuevo dato recopilado tiene el potencial de cambiar nuestra comprensión del universo y de nuestro lugar en él.
Implicaciones filosóficas
El descubrimiento de que la energía oscura podría estar cambiando también plantea preguntas filosóficas profundas sobre la naturaleza del universo y nuestra comprensión del mismo. Si la energía oscura no es constante, ¿qué significa esto para el destino final del universo? ¿Podría este descubrimiento alterar nuestra comprensión de la realidad misma?
Estas preguntas están en el corazón de la cosmología y la física teórica. A medida que avanzamos en nuestra comprensión de estos fenómenos, es probable que nos enfrentemos a nuevas y desafiantes preguntas que pondrán a prueba los límites de nuestra imaginación y nuestro conocimiento.
DESI y la comunidad científica
El éxito de DESI no solo se debe a la tecnología avanzada, sino también a la colaboración de la comunidad científica global. Investigadores de todo el mundo han trabajado juntos para desarrollar, implementar y analizar los datos recopilados por DESI. Esta colaboración es un testimonio del poder de la ciencia y de la importancia de trabajar juntos para desentrañar los misterios del cosmos.
A medida que DESI continúa su misión, es probable que veamos más descubrimientos innovadores que desafíen nuestras suposiciones y amplíen los límites de nuestro conocimiento. La energía oscura es solo uno de los muchos misterios que DESI está ayudando a resolver, y su trabajo continuará siendo una fuente de inspiración y conocimiento para futuras generaciones de científicos.
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