Nueva Luz Sobre la Energia Oscura

Utilizado el Very Large Telescope de ESO, un grupo de astrónomos fue capaz de medir la distribución y movimientos de miles de galaxias en el Universo distante. Esto abre fascinantes perspectivas para comprender mejor la causa de la aceleración en la expansión cósmica y proporciona nuevas luces sobre la misteriosa energía oscura que presumiblemente abunda en el Universo.

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“Explicar por qué la expansión del Universo se está acelerando actualmente es ciertamente la pregunta más fascinante en la cosmología moderna”, dijo Luigi Guzzo, autor principal del estudio publicado en una reciente edición de Nature. “Hemos podido mostrar que amplias mediciones de las posiciones y velocidades de galaxias distantes nos proporcionan un nuevo camino para resolver este misterio”, aseguró.

Hace diez años, los astrónomos descubrieron con asombro que el Universo se está expandiendo actualmente a un ritmo más rápido que en el pasado.

“Esto implica una de dos posibilidades muy diferentes”, explicó Enzo Branchini, miembro del equipo. “O el Universo está repleto de una misteriosa energía oscura la cual produce una fuerza repulsiva que lucha contra el freno gravitatorio de toda la materia presente en el Universo, o nuestra teoría actual de gravitación no está correcta y necesita ser modificada, por ejemplo, agregando dimensiones adicionales al espacio”.

Las observaciones actuales de la velocidad de expansión del Universo no pueden distinguir entre estas dos opciones, pero el equipo internacional de 51 científicos de 24 instituciones encontró una forma que podría ayudar a abordar este problema. La técnica se basa en el movimiento aparente de galaxias distantes como resultado de dos efectos bastante conocidos: la expansión global del Universo que separa las galaxias unas de otras y la atracción gravitatoria de la materia presente en la vecindad de las galaxias que las une, creando la red cósmica de estructuras a gran escala.

“Midiendo las velocidades aparentes de grandes muestras de galaxias durante los últimos treinta años, los astrónomos han podido reconstruir un mapa tridimensional de la distribución de galaxias sobre grandes volúmenes del Universo. Este mapa reveló estructuras a gran escala tales como cúmulos de galaxias y supercúmulos filamentosos”, dice Olivier Le Fèvre, miembro del equipo. “Pero las velocidades medidas también contienen información acerca de los movimientos locales de galaxias; éstos introducen distorsiones pequeñas, pero significativas, en los mapas reconstruidos del Universo. Hemos mostrado que la medición de esta distorsión en diferentes épocas de la historia del Universo es una forma de probar la naturaleza de la energía oscura”, comentó Le Fèvre.

Guzzo y sus colaboradores han podido medir este efecto usando el espectrógrafo VIMOS del VLT de ESO en Paranal (II Región de Chile). Como parte del Rastreo Profundo VIMOS-VLT (VV Deep Survey), del cual Le Fèvre es el investigador principal, se obtuvieron y analizaron espectros de varios miles de galaxias en un campo de 4 grados cuadrados (20 veces el tamaño de la Luna llena), en épocas correspondientes a alrededor de la mitad de la edad actual del Universo (hace unos 7 mil millones de años).

“Este es el campo más grande jamás cubierto homogéneamente por medio de la espectroscopia a esta profundidad”, dice Le Fèvre. “Ahora hemos recopilado más de 13.000 espectros en este campo y el volumen total rastreado por la medición es mayor que 25 millones de años-luz cúbicos”.

Los astrónomos compararon estos resultados con la medición 2dFGRS que sondeó el Universo local, es decir, que midió la distorsión en el tiempo presente.

Las conclusiones de este estudio proporcionaron evidencia independiente sobre la necesidad de una energía adicional en el cosmos, apoyando la forma más simple de energía oscura: la “constante cosmológica”, introducida originalmente por Albert Einstein. Sin embargo, el grado de incertidumbre todavía es muy alto y no se pueden excluir los otros escenarios.

“También hemos mostrado que extendiendo nuestras mediciones sobre volúmenes cerca de diez veces mayores que el VV Deep Survey, esta técnica debería poder decirnos si la aceleración cósmica se origina en un componente de energía oscura de origen exótico o requiere una modificación de las leyes de gravedad”, dijo Guzzo.

“El instrumento VIMOS del VLT ciertamente sería una herramienta maravillosa para efectuar esta futura medición y para ayudarnos a responder esta pregunta fundamental. Esto anima fuertemente a los científicos a proseguir con mediciones aún más ambiciosas del Universo distante”, concluyó Le Fèvre.

EL Espectrógrafo Visible de Multi-Objetos (VIMOS) del VLT puede observar espectros de hasta 1.000 galaxias en una sola exposición. Este instrumento se encuentra en telescopio Melipal de 8,2 metros de diámetro del Very Large Telescope (VLT), en el Observatorio Paranal de ESO en la II Región de Chile.

El VIMOS-VLT Deep Survey es un rastreo espectroscópico sin precedentes, destinado a conseguir una imagen lo más completa posible de la formación de galaxias y estructuras a lo largo de la historia del Universo. El artículo que publica Nature en su edición del 31 de enero de 2008 lleva el título original de “A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift distortions”, por L. Guzzo et al. (ESO)