El telescopio Nancy Grace Roman, que se lanzará en 2027, podría ayudar a entender si el universo terminará con un Big Rip. Es una de las hipótesis sobre el posible destino del cosmos, y que no ha quedado completamente descartada, aunque la hipótesis principal sigue siendo la muerte térmica…
La capacidad del telescopio Nancy Grace Roman
En un nuevo estudio, se analiza la capacidad de observación que tendrá el telescopio Nancy Grace Roman. Aunque no entrará en servicio hasta 2027, se espera que ayude a responder a una de las preguntas más intrigantes sobre el futuro del universo. ¿Es posible que termine en el llamado Big Rip? Es decir, que termine destruyéndose a sí mismo. El diseño del telescopio todavía no está terminado. El estudio, en realidad, lo que busca es entender qué ajustes se pueden llevar a cabo para garantizar que, cuando entre en funcionamiento, dé los mejores resultados.
En ese sentido, el estudio es un pronóstico de las observaciones que permitirá llevar a cabo el telescopio. También revisa qué ajustes podrían mejorar su diseño. El telescopio llevará a cabo una Observación de Franja Amplia en Altas Latitudes (HLWAS, por sus siglas en inglés). La Observación Espectroscópica de Altas Latitudes (HLSS, por sus siglas en inglés) es la parte espectroscópica de esa búsqueda. El HLWAS es uno de los grandes objetivos científicos del telescopio, junto a nuevos métodos para el estudio de exoplanetas.
El HLSS es una observación muy precisa, y de gran volumen, de millones de galaxias. Se remontará miles de millones de años en la historia del universo. El objetivo principal de la observación es estudiar la expansión del universo a lo largo de su historia. El HLSS tiene tanta profundidad, y es tan grande, que permitirá llevar a cabo estudios que no son posibles con otros telescopios. Así, los investigadores destacan que, a pesar de que el gran objetivo del telescopio es la aceleración de la expansión del universo, podrá dar mucha más información.
Una herramienta fantástica para entender las galaxias
Ayudará a entender cómo eran las primeras galaxias. Permitirá crear un mapa de materia oscura e, incluso, desvelar información sobre estructuras mucho más cercanas, incluso en nuestro grupo local de galaxias. El HLSS relaciona la expansión del universo, la energía oscura y la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. En 1915, cuando Einstein presentó su trabajo, no se sabía que el universo se expandía. La relatividad lograba explicar cosas que la gravedad, tal y como la explicaba Newton, no era capaz de explicar satisfactoriamente.
Pero tenía un inconveniente. Einstein se dio cuenta de que su teoría predecía que un universo estático sería inestable. Tendría que expandirse o contraerse para alcanzar la estabilidad. Rechazó esa idea e introdujo el concepto de constante cosmológica para compensarlo. La utilizaba para contrarrestar el efecto de la gravedad y lograr, así, un universo estático. Einstein llegó a calificar esa constante como su mayor error. En la década de 1920, se descubrió que el universo está en expansión. Así que la constante cosmológica parecía irrelevante.
Edwin Hubble y George Lemaître (científico estadounidense y científico y sacerdote belga, respectivamente) fueron partícipes del descubrimiento. Así nació la Ley de Hubble (aunque cada vez, más a menudo, se la llama Ley de Hubble-Lemaître. Descubrieron que las galaxias, salvo algunas, se alejan entre sí. Es decir, el universo se expande. Esa expansión era y sigue siendo un misterio. Así que se le ha dado un nombre a la fuerza que debe ser responsable de la expansión. Es lo que conocemos popularmente como la energía oscura.
La expansión del universo no frena… de ahí la posibilidad del Big Rip
Durante mucho tiempo, se creyó que la expansión estaba frenando, pero resulta que no es el caso. En 1998 se descubrió que el ritmo de expansión del universo está acelerando. Algo que no debería suceder porque la gravedad, de toda la materia, debería tener el efecto inverso. Ese hallazgo provocó que se rescatase la constante cosmológica. Es la explicación más sencilla para la aceleración de la expansión. La constante cosmológica se representa con la letra griega Lambda. El telescopio Nancy Grace Roman podría responder también esto.
El HLSS, según explican, podría ayudar a responder cuál será el futuro de la expansión del universo. Así se podrá determinar si el universo se expandirá cada vez más rápido y se terminará produciendo el Big Rip. En su estudio, los investigadores recuerdan el gran objetivo de la observación. Hay dos grandes preguntas. Por un lado, ¿la aceleración cósmica está provocada por un componente nuevo de la energía? ¿o porque la relatividad general en escalas muy grandes deja de funcionar de la manera en la que se describe?
Por otro lado, si la causa es un componente nuevo de energía, ¿la densidad de esa energía es constante en el espacio y el tiempo? ¿o ha evolucionado a lo largo de la historia del cosmos? No hay una fórmula mágica para encontrar la respuesta. La única manera es observar todo lo que se pueda. Cuanto más precisas sean esas mediciones, más precisas serán las conclusiones que se alcancen. De ahí la necesidad de telescopios cada vez más precisos. Las preguntas que se plantean son cada vez más complejas y difíciles de responder.
El trabajo del HLSS va a ser tremendo
En el estudio, los investigadores hablan de la capacidad del telescopio y de la campaña HLSS. Podrá cubrir un 5% del cielo cada siete meses. Es un salto importante sobre telescopios como el Hubble. En estos momentos, apenas se pueden estudiar muestras de decenas de galaxias a distancias muy grandes. El telescopio Nancy Grace Roman permitirá estudiar muestras de miles de galaxias. En el HLSS, se calcula que el telescopio podrá medir con precisión unos 10 millones de galaxias, de cuando el universo tenía entre 3000 y 6000 millones de años.
Esos datos permitirán crear un mapa de las estructuras a gran escala del cosmos. Es algo que ya se ha llevado a cabo, pero que podrá refinarse todavía más con la ayuda del HLSS. Permitirá obtener distancias a unos dos millones de galaxias, de cuando el universo tenía entre 2000 y 3000 millones de años. Algo que nunca se ha hecho hasta ahora y que, por tanto, supondrá la obtención de nuevos datos. Al disponer de una mayor cantidad de datos, con una precisión enorme y, además, remontándonos mucho en el tiempo, se podrá responder a muchas preguntas.
El telescopio permitirá determinar mejor cómo ha sido la historia de la expansión del universo. Así se podrá poner a prueba, explican los investigadores, las posibles explicaciones para la aceleración de la expansión. El telescopio permitirá calcular en cuánto tiempo se desarrollaron las estructuras más grandes del universo. Cosas como la energía oscura o, incluso, versiones modificadas de la teoría de la relatividad de Einstein. En estos momentos, lo único que se sabe es que el universo está en expansión y esa expansión está acelerando…
La pregunta de fondo, más que el Big Rip, es qué modelo explica mejor la evolución del universo
La aceleración de la expansión del universo indica que la teoría de la relatividad de Einstein no es completamente correcta. O que, por lo menos, es necesario añadir un nuevo componente de energía (la energía oscura). La relatividad de Einstein resulta precisa hasta un cierto punto. También lo era la gravedad de Newton, hasta que se tuvo la capacidad de observar escalas más grandes del universo. La gravedad de Newton describe correctamente qué sucede con la gravedad en escalas locales. La relatividad, qué sucede en una escala más grande.
Pero falta entender qué sucede en el conjunto del cosmos. El estudio intenta entender cómo puede contribuir el telescopio en este sentido. Sin esos datos, por supuesto, es imposible saber si la teoría del Big Rip podría tener algún tipo de validez. En estos momentos, la imagen predominante es que el destino del universo es el de la muerte térmica. Los investigadores esperan que se pueda entender si la energía oscura varía con el tiempo y si es un componente desconocido de la energía (es decir, energía oscura). O si pudiera ser necesario modificar la teoría de la relatividad…
En ambos casos, explican, se puede esperar descubrir nueva física. El telescopio permitirá poner ambas ideas a prueba al mismo tiempo. De momento queda mucho tiempo hasta que el telescopio entre en funcionamiento. La recta final de la década de 2020 promete ser muy interesante. Pero, por ahora, lo único que se puede hacer es seguir de cerca las contribuciones que ya están empezando a realizar los telescopios de nueva generación. El futuro del universo es algo que, también, podremos comprender mejor gracias a tecnología más moderna…
Estudio
El estudio es Y. Wang, Z. Zhai, A. Alavi et al.; «The High Latitude Spectroscopic Survey on the Nancy Grace Roman Space Telescope». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 22 de marzo de 2022. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
