Cambios «inesperados» en la energía oscura, la fuerza que 'estira' el universo

Las conclusiones, publicadas en varios artículos, se han dado a conocer en el repositorio científico arXiv y en una presentación en la Cumbre de Física Global de la Sociedad Estadounidense de Física en Anaheim, California

DESI, que está instalado en el Telescopio Nicholas U. Mayall, en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona (EE.UU.), captura la luz de 5.000 galaxias simultáneamente. Su nueva colección de datos, abierta a cualquier persona que quiera investigarla, ofrece información sobre 18,7 millones de objetos: aproximadamente 4 millones de estrellas, 13,1 millones de galaxias y 1,6 millones de cuásares.

Más allá del impresionante catálogo, «lo que estamos observando es sumamente intrigante», afirma Alexie Leauthaud-Harnett, coportavoz de DESI y profesora de la Universidad de California Santa Cruz. «Es emocionante pensar que podríamos estar a punto de realizar un descubrimiento importante sobre la energía oscura y la naturaleza fundamental de nuestro universo», añade.

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Según los investigadores, considerados individualmente, los datos de DESI son consistentes con el modelo estándar del universo, en el que la energía oscura actúa como una constante cosmológica. Sin embargo, al combinarlos con otras mediciones, hay indicios crecientes de que el impacto de la energía oscura podría estar disminuyendo con el tiempo y que otros modelos podrían ser más adecuados. Estas otras mediciones incluyen la luz remanente del origen del universo (el fondo cósmico de microondas o CMB), las explosiones estelares (supernovas) y cómo la luz de galaxias distantes se deforma por la gravedad (lente débil).

«Nos guiamos por la navaja de Occam, y la explicación más sencilla de lo que observamos es el desplazamiento», dice Will Percival, coportavoz de DESI y profesor de la Universidad de Waterloo. «Cada vez parece más probable que necesitemos modificar nuestro modelo estándar de cosmología para que estos diferentes conjuntos de datos tengan sentido en conjunto, y la energía oscura en evolución parece prometedora».

Hasta el momento, la preferencia por una energía oscura en evolución no ha alcanzado los 5 sigmas, el estándar de oro en física que representa el umbral para un descubrimiento. Sin embargo, diferentes combinaciones de datos de DESI con los conjuntos de datos de CMB, lentes de luz débiles y supernovas oscilan entre 2,8 y 4,2 sigmas. (Un evento de 3 sigmas tiene un 0,3 % de probabilidad de ser una casualidad estadística, pero muchos eventos de 3 sigma en física se han desvanecido con la acumulación de datos).

«Nos dedicamos a dejar que el universo nos diga cómo funciona, y quizá nos esté diciendo que es más complejo de lo que pensábamos», señala Andrei Cuceu, investigador postdoctoral en Berkeley Lab y copresidente del grupo de trabajo Lyman-alfa de DESI, que utiliza la distribución del gas hidrógeno intergaláctico para cartografiar el universo distante. «Es interesante y nos da más confianza ver que muchas evidencias diferentes apuntan en la misma dirección».

DESI rastrea la influencia de la energía oscura estudiando cómo se distribuye la materia en el universo. Los eventos del universo primitivo dejaron patrones sutiles en la distribución de la materia, una característica llamada oscilaciones acústicas bariónicas (BAO). Este patrón BAO actúa como una regla estándar, cuyo tamaño en diferentes momentos se ve afectado directamente por la expansión del universo. Medir la regla a diferentes distancias muestra a los investigadores la intensidad de la energía oscura a lo largo de la historia. La precisión de DESI con este enfoque es la mejor del mundo.

«Durante un par de décadas, hemos tenido este modelo estándar de cosmología que es realmente impresionante», afirma Willem Elbers, investigador postdoctoral de la Universidad de Durham y copresidente del grupo de trabajo de Estimación de Parámetros Cosmológicos de DESI, encargado de calcular los números que describen nuestro universo. «A medida que nuestros datos se vuelven cada vez más precisos, encontramos posibles fallos en el modelo y nos damos cuenta de que podríamos necesitar algo nuevo para explicar todos los resultados en conjunto».

El experimento se encuentra ahora en su cuarto año de los cinco que está previsto que estudie el cielo, con planes de medir aproximadamente 50 millones de galaxias y cuásares. El nuevo análisis (DR1) utiliza datos de los primeros tres años de observaciones.

Los objetos del catálogo abarcan desde estrellas cercanas de nuestra Vía Láctea hasta galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Es solo una fracción de lo que DESI finalmente producirá, pero el conjunto de datos de 270 terabytes representa una cantidad asombrosa de información, incluyendo distancias precisas a millones de galaxias. La publicación contiene más del doble de objetos extragalácticos (aquellos que se encuentran fuera de nuestra galaxia) que los recopilados en todos los estudios 3D anteriores combinados.

Aunque la misión principal del experimento es iluminar la energía oscura, los datos podrían producir descubrimientos en otras áreas de la astrofísica, como la evolución de las galaxias y los agujeros negros, la naturaleza de la materia oscura y la estructura de la Vía Láctea.