El descubrimiento del mayor experimento en la historia del universo: la energía oscura evoluciona

Cada nuevo gran experimento para entender el universo es como un capítulo de una novela muy larga. La pieza más reciente puesta a disposición del público ha corrido a cargo de la colaboración DESI, el mayor experimento desde que la humanidad investiga el cosmos.

Con DESI, hemos logrado cartografiar un gran número de galaxias y quásares en el universo, proporcionando una visión sin precedentes de su distribución y estructura. No solo eso: tenemos un mapa de la distribución de materia de los últimos once mil millones de años. No está mal teniendo en cuenta que todo el universo tiene algo menos de catorce mil millones de años.

DESI ha sido capaz de darnos el mejor mapa tridimensional del universo.

Sin incertidumbre

Imaginemos el universo como un mar lleno de islas de materia. Cada isla tiene un faro, las galaxias. No vemos toda la tierra de cada isla, pero sí sabemos que donde haya un faro, habrá una isla. Esas islas son un poco particulares porque se mueven, cada una, a una velocidad distinta, tanto en dirección como en cantidad. Pues bien, a partir de esas velocidades podemos saber a qué distancia está de nosotros cada galaxia. Es algo así como saber si se acerca o aleja una ambulancia por como oímos su sirena.

Como todo buen relato, a medida que avanza se pone más interesante. Gracias al mapa que nos ha proporcionado DESI de los últimos mil millones de años, en este momento nuestro conocimiento acerca de la evolución del universo tiene una incertidumbre que no supera el 1 %.

Cambia, todo cambia

Entre la abundante información que nos ha proporcionado DESI, el hallazgo más importante es que la energía oscura parece suscribir una vieja canción, aquella con un verso que decía “cambia, todo cambia”.

Y es que, durante décadas, hemos pensado que la mejor descripción posible de la energía oscura era una constante cosmológica. En ese modelo, la densidad de este ingrediente de la sopa cósmica permanecía inalterada, casi como una fotografía. Aunque, aun siendo constante, la repulsión gravitatoria que ejerce ese tipo de energía oscura hace que el universo se acelere de forma contante.

Así es como hasta ahora nos lo hemos contado. Puede que lo que estemos viendo no sea una fotografía impertérrita en el tiempo, sino una película lenta pero apasionante. Pero es muy posible que, como en una buena novela de Agatha Christie, haya un inesperado giro final y que venga de manos de la energía oscura.

Siguiendo con la analogía literaria, DESI es el Hércules Poirot de esta novela.

Mapeando nuestra ignorancia

Uno de los escenarios más populares para explicar la evolución del universo toma como parámetro la rapidez a la que se expande, y un modelo matemático muy sencillo. Tomamos el valor actual (a qué velocidad se mueve el universo más joven) y, por otro lado, el valor de la velocidad que se observa en el universo primitivo. Trazamos una línea que una el valor actual y el más antiguo que podamos tener. DESI se ha encargado de ver la pendiente de la recta. Para ello, los investigadores van reconstruyéndola con sus datos. A veces hay zonas que son inaccesibles a este experimento concreto y recurren a los valores de otros proyectos. En otras ocasiones nos encontramos con un desierto de datos y tenemos que recurrir a rellenar el hueco con ingenio matemático. De alguna manera estamos mapeando nuestra ignorancia.

Las galaxias cuya física ha observado DESI con altísima precisión permiten acotar cada vez más esa incertidumbre.

La energía oscura se diluye

El resultado de los datos analizados por DESI permite interpretar que la energía oscura en el universo se está diluyendo. Mientras se diluye –eso sí, muy lentamente–, sigue dominándolo todo. Entretanto, el universo sigue y seguirá expandiéndose de forma acelerada.

Pero DESI evidencia algo nuevo, un cambio que no es fácil de encajar: en las etapas más tempranas del universo esto no era así. En aquel periodo la materia, igual que ahora, era un actor secundario, y la energía oscura ni siquiera cotizaba en la gran lonja cósmica. En aquel principio, entre los principios, el papel protagonista correspondía a los fotones que hoy forman el fondo cósmico de microondas.

Según DESI, durante aquella etapa la densidad de la energía oscura fue poco a poco aumentando, reclamando su papel relevante.

Podemos aprender algo de este cambio de tendencia. Si el comportamiento actual de la energía oscura difiere mucho del primitivo, es porque… ¡Se ha producido una evolución! ¡El giro final ha sido descubierto por nuestro Hercule Poirot, DESI!

El revuelo entre físicos

Estos hallazgos han suscitado una actividad frenética. Son muchos los investigadores que se han lanzado bien a refutar o bien a respaldar los resultados. Por un lado, la física involucrada es tremendamente compleja. Por otro lado, el tratamiento estadístico de los datos ha de ser intachable. Así que muchos nos ponemos a buscar por los rincones pistas de algo que no acaba de encajar. Algunos cosmólogos nos convertimos en el personaje cotilla de la novela que aporta información al principal responsable de la investigación.

La siguiente cuestión a resolver por nuestro detective cósmico se puede formular así: ¿por qué se ha comportado la energía oscura de forma diferente en dos periodos del universo?

Afortunadamente, DESI no ha acabado aquí, le queda mucha investigación por delante. De hecho, al menos hasta el año 2026 seguirá observando.

¿Quién sabe qué más misterios se plantearán a partir de lo que observe? ¿Y quién sabe si también resolverá algunos de los misterios cosmológicos que ya tenemos entre manos?

Ruth Lazkoz, Profesora de Física Teórica, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea and David Figueruelo Hernán, Investigador Postdoctoral en Cosmología, Universidad de Salamanca

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.