Uno de los descubrimientos más importantes de la cosmología moderna es saber que el universo está expandiéndose, y que esa expansión sucede a un ritmo acelerado. De hecho, tres astrónomos recibieron un Premio Nobel de Física en 2011 por ese descubrimiento, que tuvo lugar en la década de los 90. Pero quizá se equivocaban…

En expansión sí, pero no en aceleración

Concepto artístico de la explosión de una supernova. Crédito: Shutterstock/Jurik Peter
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Concepto artístico de la explosión de una supernova.
Crédito: Shutterstock/Jurik Peter

Pongámonos en situación. Las conclusiones de aquellos tres astrónomos estaban basadas en el análisis de supernovas de tipo Ia, las estrellas que al llegar al final de su vida se destruyen en una espectacular explosión termonuclear, que fueron captadas por el telescopio espacial Hubble y por varios telescopios en la superficie de nuestro planeta. Aquella conclusión nos llevó a aceptar la idea de que el universo está dominado por una sustancia misteriosa, a la que llamamos energía oscura, y que sería responsable de esa aceleración de la expansión del universo.

Ahora, un equipo de científicos del departamento de física de la Universidad de Oxford ha sembrado de dudas este concepto cosmológico con el que ya estábamos comenzando a familiarizarnos. Para ello, han recurrido a un extenso catálogo compuesto por 740 supernovas de tipo Ia, una cantidad más de diez veces superior a la cantidad de supernovas analizadas en los 90. Los investigadores han encontrado evidencias de que la idea de la aceleración podría ser mucho más endeble de lo que se pensaba, porque los datos serían consistentes con una aceleración constante.

Cuestión de cantidad

Imagen del espacio profundo desde el Hubble. Todas esas galaxias que ves tienen estrellas que siguen ahí, y muchas otras que han nacido pero aún no hemos visto.
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Imagen del espacio profundo desde el Hubble.

A pesar de que el descubrimiento de que la expansión del universo se acelera fue algo importantísimo, como constatan los diferentes premios con los que sus investigadores fueron galardonados, ahora es posible que nos enfrentemos a una realidad bastante incómoda. Puede que un concepto, el de que el universo está dominado por la energía oscura, que se comporta como una constante cosmológica y es el modelo estandar de la cosmología, no sea correcto.

Ahora tenemos una base de datos de supernovas muchísimo más grande que en los 90, en la que se pueden ejecutar análisis estadísticos muy detallados y rigurosos. Los investigadores de la universidad de Oxford analizaron las 740 supernovas de tipo Ia y han encontrado evidencias de que la aceleración de la expansión del universo sería, como mucho, algo que los físicos llaman 3 sigmas. Está muy por debajo de los 5 sigmas necesarios para poder afirmar haber hecho un descubrimiento de valor fundamental.

Un ejemplo muy reciente para entender esto es lo que sucedió en diciembre de 2015, cuando se sugirió que se podría haber descubierto una nueva partícula en el Gran Colisionador de Hadrones. Inicialmente, ese posible descubrimiento tenía un valor aun más alto, de 3,9 y 3,4 sigmas, y dio lugar a la publicación de 500 estudios teóricos. Sin embargo, en agosto de 2016 se anunció que los nuevos datos le dan un valor inferior a 1 sigma. Es decir, no se trataba más que de una fluctuación estadística en los datos del colisionador y, por tanto, no hay ninguna partícula nueva.

Otros pilares tampoco se sostienen

Recreacíon artística de la supernova ASASSN-15lh tal y como sería vista desde un exoplaneta localizado a unos 10.000 años luz de distancia en la galaxia en la que se ha producido. Crédito: Beijing Planetarium / Jin Ma
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Recreacíon artística de la supernova ASASSN-15lh tal y como sería vista desde un exoplaneta localizado a unos 10.000 años luz de distancia en la galaxia en la que se produjo.
Crédito: Beijing Planetarium / Jin Ma

En realidad, también hay otros datos que parecen dar fuerza a la idea de que la expansión del universo está en aceleración constante, como la información de la radiación de fondo de microondas (un brillo que lo permea todo en el firmamento, si se observa en el espectro adecuado, que procede del Big Bang) que fue recolectada por el satélite Planck. Sin embargo, estas pruebas son indirectas, porque se llevaron a cabo bajo el marco de un modelo asumido como estándar. La radiación de fondo de microondas no está afectada directamente por la energía oscura.

Así que es muy posible que nos estemos equivocando y que lo que creemos identificar como energía oscura sea la consecuencia de analizar los datos en un modelo teórico demasiado simple, uno que, en realidad, fue construido en la década de 1930, mucho antes de que tuviésemos datos para apoyarlo. Con un marco de trabajo teórico más sofisticado en el que se tenga en cuenta en la observacíón del universo que no es exactamente homogéneo y que su materia podría no comportarse como un gas ideal, dos de las suposiciones clave de la cosmología estándar, se podrían describir todas las observaciones sin la necesidad de la energía oscura. A fin de cuentas, como dicen los investigadores, en la teoría fundamental, no tenemos ni idea de cómo funciona la energía oscura.

Aun así, el equipo de la universidad de Oxford es consciente de que este estudio no es suficiente. Será necesario mucho trabajo para convencer a la comunidad científica de su trabajo, pero con él han conseguido demostrar que el segundo pilar del modelo cosmológico estándar es más frágil de lo que pensábamos. Esperan que esto sirva como preámbulo a mejores análisis de datos cosmológicos, así como inspirar a otros teóricos, más experimentados con los modelos cosmológicos, a realizar sus propias investigaciones.

Es posible que haya avances muy significativos en este sentido cuando entre en funcionamiento el European Extremely Large Telescope, que tendrá la capacidad de hacer observaciones muy sensibles y que analizará, durante un período de entre 10 y 15 años, si la expansión del universo está en aceleración o no.

El estudio ha sido publicado en Scientific Reports de la revista Nature.

Referencias: University of Oxford