Confirman por otro método la existencia de energía oscura

MiL0 · 29-11-2010 , 08:11:33

En los años noventa mediciones sobre explosiones de supernova de tipo Ia arrojó un inquietante resultado: el Universo aceleraba su expansión. Parecía haber una energía que llenaba todo el espacio y que causaba esta aceleración. Se le llamó energía oscura. Además, esta energía daba cuenta de la mayor parte de la energía-materia el Universo. Mucho se ha escrito desde entonces y algunos resultados los hemos expuestos en NeoFronteras. Ha habido tanto resultados que confirmaban la existencia de esta energía como otros que la negaban.

Ahora, un nuevo método parece confirmar la existencia de esta energía oscura y además sugiere que ésta se corresponde con la constante cosmológica introducida por Einstein. La nueva técnica tiene en cuenta medidas sencillas de realizar sobre la orientación de pares de galaxias.

En la nueva aproximación Christian Marinoni y Adeline Buzzi, de la Universidad de Provenza en Marsella, han desarrollado un principio propuesto por George Alcock y Bohdan Paczyński en 1979 que tiene en cuenta la comparación de formas entre objetos astronómicos situados a distintas distancias cosmológicas. Viene a decir que sólo con los valores correctos de los parámetros se pueden convertir los datos de corrimiento al rojo para reconstruir una distribución esférica.

El gran problema de la Astrofísica es la medición de distancias. Nos tenemos que valer de ciertos trucos para hacerlo, pues estamos anclados aquí en la Tierra y no podemos viajar lejos para así medir distancias de manera directa, menos aún distancias cosmológicas.

Para hacernos una idea de la distancia a la que se encuentra una galaxia lejana medimos su corrimiento al rojo. Es decir, la ubicación más hacia al rojo en el espectro electromagnético de las líneas espectrales de la luz emitida por el objeto.

Este corrimiento cosmológico es un producto de la expansión del espacio entre el objeto y nosotros debido a la ley de Hubble que dice que la "velocidad" aparente de un objeto cosmológico sufre recesión es proporcionalmente a la distancia a la que se encuentra. A mayor distancia más espacio hay entre medias, más expansión y, por tanto, mayor "velocidad" de recesión. Hay que recalcar que esta "velocidad" no es real, sino debida a la creación de espacio entre medias. Digamos que es similar a las pasas de un bizcocho tipo plumcake en el horno. La expansión de la masa hace que las pasas se separen todas entre sí, pero en realidad las pasas no van correteando por ahí. El corrimiento al rojo cosmológico no es corrimiento Doppler.

Ahora supongamos que el espacio entre medias tiene una geometría especial o se expande a un ritmo diferente a lo que dice la ley de Hubble (sobre todo a grandes distancias) debido, por ejemplo, a una aceleración en la expansión. Entonces, esta distancia que inferimos a partir del corrimiento al rojo cosmológico no se corresponderá con la realidad. Por tanto la diferencia entre la distancia medida así y la real nos daría una idea de la fuerza de la energía oscura y sobre la geometría del espacio. Lo malo es que no disponemos de esa distancia real.

Desde los noventa se han utilizado las explosiones de supernovas de tipo Ia porque nos ayudan a calcular esa distancia real. Estas explosiones tienen una intensidad que es casi siempre la misma, representan una "candela" estándar. Gracias a la ley del inverso de la distancia se puede saber entonces a que distancia han explotado midiendo la intensidad de luz recibida.
En este caso se ha utilizado otra aproximación. Ha sido difícil poner en práctica el principio de Alcock-Paczyński desde que se propuso debido a que el corrimiento al rojo debido a movimientos locales (tipo Doppler) enmarcara parte del corrimiento cosmológico.

Marinoni y Buzzi han estudiado sistemas en los que este movimiento local se puede filtrar fácilmente. Además no miden formas de los objetos, sino orientaciones de pares de galaxias que orbitan alrededor del centro de masas común. Estas orientaciones deben estar aleatoriamente distribuidas a lo largo de todos los ángulos. Cualquier desviación de ese tipo de distribución debe revelar la influencia de la geometría del espacio y de la energía oscura una vez se hayan eliminado los efectos locales.
Así que emplearon datos de observaciones reales procedentes de los censos de galaxias DEEP2 y SDSS acerca de sus orientaciones y otros parámetros de muchas galaxias lejanas. Usaron datos de más de 700 galaxias situadas a miles de millones de años luz.

La orientación de estas galaxias debe de ser al azar vistas desde nuestro sistema solar, porque las galaxias no tienen ni idea de que las están observando. Estas orientaciones deberían de poderse colocar al azar sobre cualquier posición en una esfera imaginaria. Pero la expansión y la geometría tienen que distorsionar esa orientación y además deben estar alterada porque medimos con el corrimiento al rojo y esto depende de cómo se expanda el Universo.

Si se introduce una geometría y una energía oscura en el modelo se pueden hacer variar hasta conseguir compensar sus efectos y tener una distribución totalmente aleatoria. Al principio se tiene una visión distorsionada, una distribución alongada, de estos pares de galaxias, pero si se pone una geometría plana y la cantidad adecuada de energía oscura entonces se recupera la distribución isotrópica original.
Después de su análisis concluyen, por tanto, que el Universo tiene una geometría plana (euclidea) y confirman la existencia de energía oscura que representa un 70% del contenido total de masa-energía del Universo.

Además han conseguido calcular la fuerza de esta energía oscura, confirmándose que se corresponde bastante bien con la constante cosmológica de Eisntein. Esto significa que la fuerza repulsiva es constante a lo largo de la evolución del Universo y proporcional al espacio, lo que le haría equivalente a alguna forma de energía mecánico-cuántica del vacío. Como la expansión crea más espacio con el tiempo, la constante cosmológica tiende a cobrar cada vez más importancia y dicha expansión se acelera. La aceleración crea a su vez más expansión y así sucesivamente en un ciclo de retroalimentación que ya la masa presente en el Universo no es capaz de parar por gravedad.
Según Marinoni esta técnica, al ser simple y transparente, representa una aproximación valiosa adicional para entender la energía oscura.
La única pega parece ser la asunción de que las propiedades orbítales de los pares de galaxias son las mismas ahora que hace miles de millones de años, cuando fue emitida la luz de las galaxias del censo DEEP2.

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