Un gigantesco mapa en 3D del universo da la medida más precisa de la expansión del cosmos. Se han cartografiado miles de galaxias

El universo se expande de manera acelerada y detrás de esta expansión está la energía oscura, uno de los grandes misterios de la física. El proyecto DESI, con más de 900 científicos, nació para intentar esclarecerlo y tras un primer año de datos publica ahora el mapa del cosmos en 3D más grande jamás construido.

Para ello ha cartografiado miles de galaxias y cuásares -núcleos galácticos extremadamente brillantes que albergan agujeros negros en sus centros- y ha medido la expansión del universo a lo largo de 11.000 millones de años, con una precisión sin precedentes.

Mapa único de la expansión del universo

Es la primera vez que se mide la historia de esta expansión en un período tan temprano. Tan solo en su primer año, DESI (siglas en inglés de instrumento espectroscópico para la energía oscura) ha sobrepasado al conjunto de todos los mapas previos y ha confirmado, de momento, las bases del actual modelo estándar cosmológico, según sus responsables.

Esto ha sido posible gracias a un conjunto de 5.000 pequeños robots giratorios, cuidadosamente coreografiados e instalados en el telescopio Nicholas U. Mayall, en el observatorio de Kitt Peak (Arizona, EE.UU.). Liderado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en DESI participan 70 centros, entre ellos varios españoles.

«Estamos increíblemente orgullosos de los datos, que han producido resultados cosmológicos líderes en el mundo y son los primeros de la nueva generación de experimentos sobre energía oscura», afirma en una nota Michael Levi, director de DESI y científico del Berkeley Lab.

¿En duda el modelo estándar de cosmología?

Entender cómo ha evolucionado el universo está directamente relacionado con comprender su futuro y con uno de los mayores misterios de la física: la energía oscura, de la que, si bien se estima que constituye el 70 % del universo y está detrás de su acelerada expansión, no se conoce ni su fuente, ni su física, ni cómo funciona.

En el universo, la materia normal es la que integra los planetas, cuerpos o estrellas y representa un 5 %. El resto está en forma de energía y materia oscuras.

La materia oscura, cuya existencia se formuló hace más de medio siglo, no emite luz pero ejerce atracción gravitatoria y representa un 25 % del universo.

La energía oscura es diferente: se creía que la expansión del universo era producto del big bang en que se originó todo; se aceptaba que en algún momento esa expansión acabaría frenada por el efecto contrario de la fuerza de la gravedad que liga entre sí la materia, pero no es así.

Energía oscura

Se cree que existe algo que de alguna forma crea cada vez más espacio entre las galaxias: la energía oscura.

La materia y la energía oscura condicionan la expansión del universo, pero de manera opuesta. Tanto la materia normal como la oscura ralentizan la expansión mientras que la energía oscura la acelera. Por tanto, la cantidad que haya de cada una de ellas determina la evolución del universo.

Esto es lo que estudia DESI; su objetivo es medir la historia de la expansión del universo con muy alta precisión, aportando pistas para entender qué es la energía oscura, si es debida a la constante cosmológica tal y como aparece en las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein, o si hay alternativas que se ajusten mejor.

De momento parece que sus primeros resultados están de acuerdo con las predicciones del modelo actual, pero también se están viendo algunas diferencias potencialmente interesantes que podrían indicar que la energía oscura está evolucionando con el tiempo, apunta Michael Levi.

Estas diferencias pueden desaparecer o no con más datos, «así que estamos impacientes» por empezar a analizar el conjunto de datos de tres años.

Hui Kong, del Instituto de Física de Altas Energías, en Barcelona, también señala que hay algunos indicios que apuntan a pequeñas variaciones temporales en la densidad de energía oscura, pero son necesarios más datos para confirmarlo.

Francisco Prada, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y de la colaboración DESI, coincide con Kong y Levi en que hacen falta mucho más datos, esto es solo el inicio. Lo importante del primer año, recalca a EFE, es haber comprobado que el instrumento funciona: «Todo está bajo control, el experimento se consolida».

Es la primera vez que se mide la historia de la expansión del universo joven con una precisión mejor que un 1 %.

La medida proporcionada por DESI abarca la velocidad de la expansión, cómo ha cambiado dicha velocidad a lo largo del tiempo (su evolución) y hasta qué punto en el tiempo pasado (y, por lo tanto, en el espacio) han podido extenderse estas medidas.

Para Francisco Javier Castander, del Instituto de Ciencias del Espacio y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña, «es emocionante» ver cómo estos resultados dan una visión precisa de cómo es el universo. Esto solo es el principio, con nuevos datos las medidas serán aún más precisas, recalca en un comunicado del CSIC.

Más datos implicarán también una mejora de otros resultados iniciales de DESI, que se refieren a la constante de Hubble (una medida de la velocidad a la que se expande el universo hoy en día) y a la masa de las partículas elementales llamadas neutrinos.

Lo interesante es el camino

Ahora se vive «una época dorada de la cosmología», con proyectos como DESI o la misión espacial Euclid que podrían afirmar el modelo estándar -del que quedan muchas cosas por comprender- o adentrarse en una nueva física, concluye Prada, quien asegura no tener predilección por ninguno de los desenlaces: «Lo realmente interesante es el camino».

Los datos de DESI aparecen en varios artículos en el repositorio arXiV (sin revisión por pares). El proyecto dura cinco años, cuando creará un mapa tridimensional de 3 millones de cuásares y 37 millones galaxias.

En DESI también participan por parte española: Ciemat, Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona, Instituto de Física Teórica e Instituto de Astrofísica de Canarias.