Un grupo de investigadores plantea que la deriva del desplazamiento al rojo puede utilizarse para medir la expansión del universo. Algo que sumaría una herramienta más para intentar resolver uno de los grandes dilemas de la astrofísica moderna, y no es la única posibilidad…
La deriva del desplazamiento al rojo puede ser una herramienta muy útil
Desde el siglo XX, sabemos que el universo está en expansión. Edwin Hubble, en 1929, logró demostrar que hay una correlación entre la distancia galáctica y el desplazamiento al rojo. Cuanto más lejos esté una galaxia, más desplazada estará su luz hacia el rojo en el espectro visible. A fin de cuentas, hay que recordar que este color es el que tiene la longitud de onda más larga. El espacio en sí mismo se expande y esto hace que las galaxias parezcan alejarse de nosotros. El ritmo de esta expansión es conocido como el parámetro de Hubble.
El parámetro de Hubble, por tanto, es el valor de la aceleración de la expansión del universo. En teoría, debería haber un único valor sin importar qué técnica se utilice. En la práctica, se obtienen dos valores diferentes en función de si se utilizan técnicas para estudiar el universo cercano o el universo más lejano (y más cerca de su infancia). Uno de los obstáculos, para resolver este dilema, es que solo se puede medir la expansión del universo tal y como la observamos ahora. Por lo que no se puede determinar completamente su origen.
Puede deberse a la relatividad general o a una extensión más sutil del modelo de Einstein. Con la llegada de telescopios más potentes, cabe la posibilidad de que se pueda observar la evolución de la expansión del universo gracias a lo que ahora se conoce como el efecto de deriva del desplazamiento al rojo. El valor del parámetro (o constante) de Hubble es de unos 70 km/s por megapársec (3,26 millones de años-luz). Es decir, si una galaxia está a un megapársec, parece alejarse de la Vía Láctea a una velocidad de 70 km/s.
La deriva del desplazamiento al rojo es un efecto muy pequeño
Del mismo modo, si una galaxia está a dos megapársecs, entonces parecerá alejarse a unos 140 km/s. A mayor distancia, mayor velocidad. Como el universo se está expandiendo incluso en el presente, con cada año que pasa, las galaxias están un poco más lejos y, por tanto, su desplazamiento al rojo (es decir, cuánto se ha estirado su luz, en su viaje hacia nosotros, por la expansión del universo) debería ser algo más grande. Es decir, con el paso del tiempo, el desplazamiento al rojo de las galaxias debería desplazarse cada vez más al rojo.
Esa deriva es muy pequeña. Para una galaxia a 12 000 millones de años-luz, su velocidad aparente será un 95% la de la luz. Su deriva, sin embargo, tan solo será de unos 15 cm/s cada año. Es demasiado pequeño para los telescopios actuales. El Telescopio Extremadamente Grande, que entrará en funcionamiento en 2027, debería ser capaz de detectar esa deriva con el tiempo. La estimación es que tras 5-10 años de observaciones precisas, tendrá la capacidad de detectar derivas de hasta 5 cm/s. Será una herramienta muy potente, pero hay una alternativa.
Un grupo de investigadores plantea utilizar un método diferente, con la ayuda de las lentes gravitacionales. A este efecto, lo llaman la diferencia en el desplazamiento al rojo. En lugar de observar el desplazamiento al rojo durante décadas, el equipo plantea observar galaxias lejanas que estén bajo el efecto de lente gravitacional de una galaxia más cercana. En el universo hay multitud de galaxias que cumplen con ese requisito, pero la mayoría aparecen como un arco distorsionado, alrededor de la galaxia más cercana a la nuestra.
Una lente gravitacional con múltiples repeticiones
En ocasiones, una lente gravitacional puede crear varias imágenes de una galaxia más lejana. Cada una de esas imágenes sigue un camino ligeramente diferente hasta nuestro planeta. La distancia de cada uno de esos caminos es ligeramente diferente. Así que, en lugar de esperar décadas para que se aleje más de nosotros, se pueden observar esas repeticiones. En esencia, es como observar imágenes separadas por años o décadas de esa galaxia. Cada imagen mostrará un desplazamiento al rojo ligeramente diferente del resto.
Por lo que, comparando cada imagen de la galaxia distorsionada, se puede medir la deriva del desplazamiento al rojo. Las malas noticias son que, de nuevo, nos encontramos con que los telescopios que están en marcha en la actualidad no son lo suficientemente potentes para captar este efecto. El Telescopio Extremadamente Grande sí será capaz de captarlo. Habrá que esperar hacia finales de la década para poder verlo en acción. Hasta entonces, lo que sí se puede hacer, es comenzar a buscar galaxias que cumplan con estos requisitos.
Así, una vez sea posible comenzar las observaciones, no habrá que esperar años para tener los primeros resultados. Todo esto, quizá en la próxima década, podría ayudar a resolver una de las grandes incógnitas de la astronomía moderna. ¿Cuál es el valor correcto de la constante de Hubble? ¿Es posible que realmente tenga dos valores diferentes, uno en el presente y otro en su infancia? Si la última pregunta tuviese como respuesta un sí, podría tener implicaciones muy profundas en nuestra comprensión del universo. Pero, para eso, hace falta confirmarlo…
Estudios
Los estudios son:
F. Melia; «Definitive test of the Rh = ct universe using redshift drift». Publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters el 3 de agosto de 2016, que puede consultarse en este enlace.
C. Wang, K. Bolejko y G. Lewis; «The Redshift Difference in Gravitational Lensed Systems: A Novel Probe of Cosmology». Está disponible para su consulta en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
