Más cerca de resolver el enigma de la energía oscura, la misteriosa fuerza que 'estira' el universo

Arranca DESI, un proyecto con participación española para realizar el mapa 3D del universo más completo y preciso de la Historia

El instrumento DESI, representado por la superficie circular en verde pálido superpuesto a la imagen de la galaxia de Andrómeda (M31), que cubre una porción de más de 3 grados de cielo. Los círculos pequeños, dentro de la superficie circular de DESI, representan las regiones de cielo accesible por cada uno de los 5.000 posicionadores de fibras robóticos. En esta muestra los 5.000 espectros recogidos por DESI de forma simultánea incluyen, además de las estrellas pertenecientes a la galaxia de Andrómeda, galaxias distantes y cuásares. El espectro representado en la imagen corresponde a un cuásar distante con una edad de 11 mil millones de años Colaboración DESI y Legacy Imaging Surveys

Patricia Biosca

23/05/2021
Actualizado 24/05/2021 a las 10:18h.

Hace décadas que sabemos que el universo está en continua expansión. Los científicos pensaban que, desde el Big Bang , el cosmos se estiraba, si bien la gravedad de los objetos actuaría como una especie de 'freno', haciendo que su ritmo de aceleración ... decreciera. Es decir, que su expansión fuera cada vez más lenta. Pero entonces, a finales de los noventa, los científicos estadounidenses Perlmutter, Schmidt y Riess descubrieron algo insólito: en realidad, el universo se está estirando cada vez más rápido, impulsado por una misteriosa fuerza tan esquiva que no se puede detectar directamente. Bautizada como 'energía oscura' , este fenómeno aún plantea muchos interrogantes que el proyecto DESI, formado por un consorcio internacional que incluye equipos españoles, se ha propuesto resolver. Y justo el pasado lunes comenzó a escudriñar el espacio para realizar la titánica tarea de realizar el mapa el 3D más preciso hasta la fecha de todo nuestro universo.

Su cometido, que se extenderá durante cinco años, será capturar y estudiar el espectro o la luz de decenas de millones de galaxias y otros objetos distantes del universo. «Cada dato cuenta», explica a ABC Francisco Javier Castander , científico del Institut de Ciencies de l'Espai (ICE, CSIC) Institut d'Estuids Espacials de Catalunya (IEEC). «De hecho, con el instrumento en pruebas, ya se ha medido con espectroscopia la distancia a un mayor numero de galaxias que en los últimos 25 años», explica. Porque DESI permitirá 'ver' unas diez veces más galaxias que en cartografiados anteriores (en una buena noche puede registrar espectros de 150.000 objetos, unos 5.000 cada 20 minutos ), lo que permitirá el estudio de la evolución del universo desde hace 11.000 millones de años hasta ahora.

Toneladas manejadas con una precisión milimétrica

El instrumento DESI está instalado en el reformado telescopio de 4 metros Nicholas U. Mayall , del observatorio Kitt Peak, perteneciente a la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos y administrado por NOIRLab . Incluye una novedosa óptica, que aumenta su campo de visión, y 5.000 fibras ópticas controladas robóticamente, capaces de medir simultáneamente los datos espectroscópicos de otros tantos objetos astronómicos.

A medida que el telescopio se mueve, las fibras ópticas se alinean para recoger la luz de las galaxias reflejada en el espejo del telescopio, que tiene cuatro metros de diámetro. Desde allí, la luz se conduce a un banco de espectrógrafos y cámaras CCD para su posterior procesamiento y estudio. «Es impresionante entrar en la cúpula y ver el telescopio, que es enorme . Pesa toneladas, pero hay que moverla con una precisión de decenas de micras. Para los que nos gusta esto es casi como admirar una obra de arte».

El telescopio DESI recoge luz, o espectros, de galaxias y quásares, lo que permite medir su velocidad de recesión. «Sabemos que cuanto más lejos de nosotros está el objeto, mayor es su velocidad de recesión, lo que nos permite construir un mapa 3D del universo», explica Héctor Gil Marín , investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), que codirige el primer análisis de los mapas de galaxias. Así, teniendo la 'imagen' exacta del Universo, se podrán contestar dos preguntas claves: qué es la energía oscura y cuál es el grado en que la gravedad sigue las leyes de la relatividad general.

Desentrañando la energía oscura

El universo no es homogéneo, sino que las galaxias se acumulan en 'grupos' de diferentes tamaños. Los estudios pioneros midieron los espectros de luz de las galaxias, es decir, la división de la luz por longitud de onda o color, identificando indicios de ciertos elementos químicos (como hidrógeno, nitrógeno y oxígeno).

Estas huellas químicas cambian a longitudes de onda más largas y rojas debido a la expansión del universo. Este « desplazamiento al rojo » fue detectado por primera vez por el astrónomo Vesto Slipher y dio lugar a la ahora famosa Ley de Hubble , según la cual las galaxias más distantes parecen estar alejándose a mayor velocidad. Esto supone que las galaxias cercanas parecen alejarse más lentamente en comparación, dado que no están tan desplazadas al rojo como las galaxias lejanas. Por lo tanto, medir el desplazamiento al rojo de una galaxia es una forma de medir su distancia.

Las observaciones posteriores iniciaron una nueva etapa en la comprensión del universo, en la que las mediciones indican que el cosmos esta compuesto por un 30% de materia y un 70% de energía oscura . Sin embargo, pese a que la mayoría de los físicos aceptan que este extraño componente que se comporta como una fuerza repelente existe, se desconoce su forma exacta. Y aún se alimentan encarnizados debates detrás de qué puede hacer que los límites del cosmos se estén expandiendo de forma acelerada.

«Hay muchas teorías al respecto y según a qué científico le preguntes, te dirá que una es más posible que otra», afirma Castander. «Desde la hipótesis de la energía del vacío , que presenta un valor particular denominado ' constante cosmológica ' a que la ley de la gravedad se comporte de manera diferente que la que podemos observar a escalas mas pequeñas». Es decir, que la idea de Einstein, que de momento parece soportarlo todo, esté incompleta cuando se aplica a la enorme escala universal.

Abarcando decenas de millones de desplazamientos al rojo de las galaxias y un enorme volumen del universo (hasta 10.000 millones de años luz desde la Tierra), DESI ofrecerá un mapa tan detallado y asombroso que, por lo menos, permita estar un paso más cerca de resolver algunos de los mayores enigmas astrofísicos de la actualidad. Vayan preparándose para el viaje.