La energía oscura

Existencia de la energía oscura y su descubrimiento

Después de todos sus estudios, cálculos y deducciones, Isaac Newton estaba absolutamente desconcertado acerca de la estabilidad de las estrellas en el cielo.

Si la teoría de la gravedad es correcta ¿cómo es que las estrellas no se precipitan todas ellas hacia un centro común, sino que por el contrario permanecen sin ningún apoyo aparente en unas posiciones muy estables?

Newton, dedujo que el universo tiene dimensiones infinitas y que las estrellas están distribuidas en él uniformemente, de modo que no hay ningún centro hacia el cual caer debido a que cualquier estrella recibe la atracción gravitatoria de sus vecinas.

Debido a que estas fuerzas provienen uniformemente desde todas direcciones, no hay ninguna fuerza que las envíe hacia un centro.

De todos modos, es de suponer que el gran Newton no quedó demasiado satisfecho con esta explicación y es probable que estas dudas lo acompañaron hasta su muerte.

Galaxias

Dos siglos más tarde, Albert Einstein (1879-1955) también se encontraba perplejo ante el Universo que en ese tiempo era considerado estático y que, sin embargo, según la ley de gravedad de Newton, no debería ser estático sino ir encaminado a sufrir un colapso.

Einstein pensó que si el Universo no había implosionado bajo su propia gravedad era porque existía una fuerza cósmica repulsiva desconocida que actuaba en sentido contrario a la fuerza de gravedad.

Descubrió que en sus ecuaciones del campo gravitatorio era posible introducir un término que daba lugar a una fuerza repulsiva de características que satisfacían perfectamente las condiciones necesarias para explicar la inexistencia del colapso gravitatorio.

En esos años, no existía ningún indicio de que se hubiera detectado nunca este tipo de fuerza repulsiva a niveles astronómicos. Por tal motivo, a pesar de disponer de un modelo matemático convincente que explicaba satisfactoriamente el equilibrio entre la fuerza de gravedad de tipo atractivo y esta nueva fuerza de tipo repulsivo, Einstein desistió de incluir en sus fórmulas este término optativo que, por otra parte presentaba grandes problemas para establecer el delicado equilibrio entre las fuerzas de atracción (que llevarían a un colapso) y las fuerzas de repulsión (que dejarían un vacío cósmico con el alejamiento de las estrellas y galaxias).

Albert Einstein
Albert Einstein en el año 1921

En el año 1921, Einstein no podía saber que poco más tarde, en el año 1929, Edwin Hubbleiba a descubrir que el universo no es estático, sino que se está expandiendo.

Hubble dedujo este sensacional descubrimiento observando el espectro de luz de algunas galaxias. Observó que el espectro de luz procedente de estas galaxias se desplaza hacia el rojo lo cual, según la ley de Doppler, indica que el objeto observado se está alejando. Nunca se ha visto ningún desplazamiento hacia el azul en las galaxias más distantes.

El descubrimiento de la expansión del universo, produjo la revolución intelectual más importante del siglo XX, e implica que, a medida que se produce la fuga de las galaxias, el universo queda más vacío.

Actualmente el ritmo de expansión del Universo esta medido y su valor se conoce como "la constante de Hubble.

 

Edwin Hubble
Edwin Hubble (1889-1953

Al inicio de todo, en el momento del Big Bang, el Universo se expandió con enorme rapidez, la materia escapó a su propia gravedad y siguió expandiéndose durante miles de millones de años bajo el impulso inicial. Pero ¿cuál fue la fuerza que hizo estallar al Universo de esta manera?

De las 4 fuerzas conocidas, solamente la gravedad actúa a escala cósmica y es una fuerza de atracción, no de repulsión. Por este motivo, para muchas personas resulta muy difícil aceptar que la explosión del Big Bang de potencia inimaginable inició el proceso de esparcir el cosmos en todas direcciones en un proceso de expansión que todavía prosigue hasta el día de hoy.

Estallido de una estrella

En realidad hay muchísimos datos poco conocidos todavía o totalmente desconocidos acerca del Universo. Uno de ellos es la probable existencia de una fuerza de repulsión, que es similar a la gravedad pero de sentido contrario. Esta fuerza de repulsión se puede asimilar con lo que se denomina "energía oscura" y de la cual hasta hace poco se sabía poco o nada. Incluso era incierto que existiera.

Con los avanzados telescopios del siglo XXI que disponen de sofisticados sistemas de detección de la luz y de análisis de las ondas electromagnéticas ahora ya es posible realizar mediciones de distribución de galaxias lejanas y de sus distancias.

También la colaboración internacional es muy intensa y el nivel de  formación de los astrofísicos de Estados Unidos, Europa, Australia y Latinoamérica es muy elevado.

Después de reunir datos de más de 200.000 galaxias hasta distancias superiores a los 8.000 millones de años luz, las conclusiones que se han hecho públicas es que la energía oscura realmente existe.

Según estos estudios, la energía oscura es una fuerza constante y uniforme que impregna todo el espacio.

Energía oscura
Representación de la energía oscura (en verde), difundida por NASA/JPL/Caltech

El Nobel de Fisica otorgado en el año 2011 a los físicos estadounidenses Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess, premió el hallazgo en 1998 de que el Universo se está expandiendo de forma cada vez más acelerada. Estos astrónomos estudiaron un tipo especial de supernovas, las que se producen a consecuencia de la explosión de una estrella enana blanca.

El estudio de la energía oscura es considerado de tan grande importancia que la Agencia Espacial Europea decidió patrocinar la misión Euclid, un satélite científico que estará orbitando en el espacio en la década 2015-2025.

El satélite Euclid será capaz de medir el desplazamiento al rojo de más de 160 millones de objetos, medirá parámetros relativos a la energía oscura y a la materia oscura con una precisión sin precedentes para facilitar el avance en nuestro conocimiento del modelo cosmológico estándar y para estudiar una alternativa a la teoría General de la Relatividad.

Los instrumentos que se instalarán en el Euclid están siendo desarrollados por un consorcio europeo que involucra a más de 100 laboratorios y a unos 800 científicos y técnicos especializados de doce países europeos. En España, participan de forma destacada la Universidad Politécnica de Cartagena y el Instituto de Astrofísica de Canarias, el CSIC y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña.

Proyecto Euclid de la ESA
Imagen del telescopio Euclid publicada en la web neoteo.com

Noticia del 24 de enero de 2013.  La NASA anunció oficialmente su participación en la misión Euclides de la ESA, un telescopio espacial que será puesto en órbita en el año 2020 y que está diseñado para investigar la misteriosa naturaleza de la materia y de la energía oscura. La materia oscura es invisible, pero su atracción gravitatoria está frenando la expansión del Universo. La energía oscura, sin embargo, parece estar acelerándola. Se postula que estos dos misteriosos componentes constituyen más del 95% de la masa y de la energía total del Universo. Pero qué son en realidad, continúa siendo todo un misterio. Pulse aquí para leer la noticia completa.

ENLACES INTERESANTES

Portal de la Agencia Espacial Europea (ESA)

Portal de la Agencia Espacial Europea en España

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