Representación artística del
Telescopio de prospección infrarroja de campo amplio (WFIRST) de la NASA, que estudiará múltiples fenómenos cósmicos,
incluida la energía oscura.
Los
científicos han descubierto que una presión misteriosa denominada "energía oscura" representa
aproximadamente el 68% del
contenido total de energía del cosmos, pero hasta ahora no sabemos mucho
más al respecto.
Explorar
la naturaleza de la energía oscura es una de las razones principales por las
que la NASA está construyendo el Telescopio de prospección infrarroja de
campo amplio (WFIRST), un
telescopio espacial cuyas mediciones ayudarán a iluminar el rompecabezas de la
energía oscura. Con una mejor comprensión de la energía oscura, tendremos
una mejor idea de la evolución pasada y futura del universo.
Un
cosmos en expansión
Hasta
el siglo 20, la mayoría de la gente creía que el universo era estático,
permaneciendo esencialmente sin cambios durante toda la eternidad.
Cuando
Einstein desarrolló su teoría general de la relatividad en 1915, describiendo
cómo la gravedad actúa a través del tejido del espacio-tiempo, se quedó
perplejo al descubrir que la teoría indicaba que el cosmos debe expandirse o
contraerse. Hizo cambios para preservar un universo estático, agregando
algo que llamó la "constante cosmológica", a pesar de que no había
evidencia de que realmente existiera. Se suponía que esta fuerza
misteriosa contrarrestaría la gravedad para mantener todo en su lugar.
Sin
embargo, cuando la década de 1920 estaba llegando a su fin, el astrónomo
Georges Lemaitre, y luego Edwin Hubble, hicieron el sorprendente descubrimiento
de que, con muy pocas excepciones, las galaxias se alejan unas de otras.
El
universo estaba lejos de ser estático: Se estaba expandiendo hacia
afuera. En consecuencia, si imaginamos rebobinar esta expansión, debe
haber habido un momento en que todo en el universo estaba casi increíblemente
caliente y muy cerca.
Los científicos han descubierto que una presión
misteriosa denominada "energía oscura" representa aproximadamente el
68 por ciento del contenido total de energía del cosmos, pero hasta ahora no
sabemos mucho más al respecto. Explorar la naturaleza de la energía oscura
es una de las razones principales por las que la NASA está construyendo el
Telescopio de prospección infrarroja de campo amplio (WFIRST), un telescopio
espacial cuyas mediciones ayudarán a iluminar el rompecabezas de la energía
oscura. Con una mejor comprensión de la energía oscura, tendremos una
mejor idea de la evolución pasada y futura del universo.
El
fin del universo: ¿fuego o hielo?
La
teoría del Big Bang describe la expansión y evolución del universo desde este
estado supercaliente y superdenso inicial. Los científicos teorizaron que
la gravedad eventualmente ralentizaría y posiblemente incluso revertiría
completamente esta expansión. Si el universo tuviera suficiente materia,
la gravedad superaría la expansión y el universo colapsaría en un ardiente
"Gran Crujido".
Si no,
la expansión nunca terminaría: Las galaxias crecerían cada vez más lejos hasta
que pasen el borde del universo observable. Nuestros descendientes
distantes podrían no tener conocimiento de la existencia de otras galaxias ya
que estarían demasiado lejos para ser visibles. Gran parte de la
astronomía moderna podría algún día reducirse a una mera leyenda a medida que
el universo se desvanece gradualmente a un negro helado.
El
universo no solo se está expandiendo, se está acelerando
Los astrónomos han medido la tasa de expansión utilizando telescopios
terrestres para estudiar explosiones de supernovas relativamente
cercanas. El misterio se intensificó en 1998 cuando las observaciones del
telescopio espacial Hubble de supernovas más distantes ayudaron a mostrar que
el universo en realidad se expandió más lentamente en el pasado que en la
actualidad.
La
expansión del universo no se está desacelerando debido a la gravedad, como
todos pensaban. Se está acelerando.
Avance
rápido hasta hoy. Si bien todavía no sabemos qué está causando exactamente
la aceleración, se le ha dado un nombre: Energía
oscura.
Esta
misteriosa presión permaneció sin descubrir durante tanto tiempo porque es tan
débil que la gravedad la domina en la escala de los humanos, los planetas e
incluso la galaxia.
Está
presente en la habitación contigo mientras lees, dentro de tu propio cuerpo,
pero la gravedad lo contrarresta para que no salgas volando de tu
asiento. Es solo en una escala intergaláctica que la energía oscura se
vuelve notable, actuando como una especie de débil oposición a la gravedad.
¿Qué
es la energía oscura?
¿Qué es exactamente la energía oscura? Se
desconoce más de lo que se sabe, pero los teóricos persiguen un par de posibles
explicaciones. La aceleración cósmica podría ser causada por un nuevo
componente de energía, que requeriría algunos ajustes a la teoría de la
gravedad de Einstein, tal vez la constante cosmológica, que Einstein llamó su
mayor error, es real después de todo.
Alternativamente,
la teoría de la gravedad de Einstein puede romperse en escalas
cosmológicas. Si este es el caso, la teoría deberá ser reemplazada por una
nueva que incorpore la aceleración cósmica que hemos observado. Los
teóricos aún no saben cuál es la explicación correcta, pero WFIRST nos ayudará
a averiguarlo.
WFIRST
iluminará la energía oscura
Las
misiones anteriores han reunido algunas pistas, pero hasta ahora no han
arrojado resultados que favorezcan fuertemente una explicación sobre
otra.
Con la
misma resolución que las cámaras del Hubble pero un campo de visión que es 100
veces mayor, WFIRST generará grandes imágenes nunca antes vistas del
universo. La nueva misión avanzará en la exploración del misterio de la
energía oscura de maneras que otros telescopios no pueden al mapear cómo se
estructura y distribuye la materia en todo el cosmos, y también al medir
grandes cantidades de supernovas distantes. Los resultados indicarán cómo
actúa la energía oscura en todo el universo, y si ha cambiado y cómo ha
cambiado a lo largo de la historia cósmica.
La
misión utilizará tres métodos de encuesta para buscar una explicación de la
energía oscura. El levantamiento espectroscópico de alta latitud medirá
distancias y posiciones precisas de millones de galaxias utilizando una técnica
de "regla estándar". Medir cómo la distribución de las galaxias
varía con la distancia nos dará una ventana a la evolución de la energía oscura
a lo largo del tiempo. Este estudio conectará las distancias de las
galaxias con los ecos de las ondas sonoras justo después del Big Bang y pondrá
a prueba la teoría de la gravedad de Einstein sobre la edad del universo.
La
Encuesta de imágenes de alta latitud medirá las formas y distancias de
multitudes de galaxias y cúmulos de galaxias. La inmensa gravedad de los
objetos masivos deforma el espacio-tiempo y hace que las galaxias más distantes
aparezcan distorsionadas. Observar el grado de distorsión permite a los
científicos inferir la distribución de masa en todo el cosmos. Esto
incluye toda la materia que podemos ver directamente, como los planetas y las
estrellas, así como la
materia oscura, otro misterio cósmico oscuro que
solo es visible a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia
normal. Esta encuesta proporcionará una medición independiente del
crecimiento de la estructura a gran escala en el universo y cómo la energía
oscura ha afectado el cosmos.
WFIRST
también realizará un estudio de un tipo de estrella en explosión, basándose en
las observaciones que llevaron al descubrimiento de la expansión
acelerada. Las supernovas de tipo Ia ocurren cuando explota una estrella
enana blanca. Las supernovas de tipo Ia generalmente tienen el mismo
brillo absoluto en su punto máximo, lo que las convierte en las llamadas
"velas estándar". Eso significa que los astrónomos pueden
determinar qué tan lejos están al ver cuán brillantes se ven desde la Tierra, y
cuanto más lejos están, más tenues se ven. Los astrónomos también
observarán las longitudes de onda particulares de luz que provienen de las
supernovas para descubrir qué tan rápido las estrellas moribundas se alejan de
nosotros. Al combinar distancias con mediciones de brillo, los científicos
verán cómo la energía oscura ha evolucionado con el tiempo, proporcionando una
verificación cruzada con los dos estudios de alta latitud.
"La misión WFIRST es única en la
combinación de estos tres métodos. Llevará a una interpretación muy robusta y
rica de los efectos de la energía oscura y nos permitirá hacer una declaración
definitiva sobre la naturaleza de la energía oscura", dijo Olivier Doré, un científico investigador en el Laboratorio de
Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y líder del equipo que
planifica los dos primeros métodos de encuesta con WFIRST.
Descubrir
cómo la energía oscura ha afectado la expansión del universo en el pasado
arrojará algo de luz sobre cómo influirá en la expansión en el futuro.
Si
continúa acelerando la expansión del universo, podemos estar destinados a
experimentar un "Big Rip". En
este escenario, la energía oscura eventualmente se volvería dominante sobre las
fuerzas fundamentales, haciendo que todo lo que actualmente está unido
(galaxias, planetas, personas) se separe.
Explorar
la energía oscura nos permitirá investigar, y posiblemente incluso prever, el
destino del universo.
Para
obtener más información sobre WFIRST, visitar:
Fuente: Jet Propulsion Laboratory JPL J / NASA- Caltech
13.septiembre.2019
Traducción
libre de Soca
