Algunos científicos son escépticos La energía oscura incluso existe, pero otros rechazan

Desde los albores del universo, las estrellas más grandes han terminado sus vidas con un estallido, soplando sus capas externas en explosiones brillantes y ardientes que se pueden ver a muchos años luz de distancia. Los astrónomos usan estas explosiones de supernovas como marcas en un globo en expansión para medir qué tan rápido está creciendo el universo.

Basado en estudios de docenas de explosiones de supernovas, los astrónomos a fines de la década de 1990 se dieron cuenta de que la expansión del universo parece estar acelerándose. Ellos plantearon la hipótesis de que alguna "energía" invisible, que funciona al contrario de la gravedad, estaba empujando todo hacia afuera. El concepto de la llamada energía oscura rápidamente se hizo popular y, en última instancia, el consenso de los científicos. Le valió a tres físicos el Premio Nobel 2011 .

Recientemente, sin embargo, algunos científicos han estado hurgando en esta base de investigación de energía oscura.

Un equipo de científicos coreanos publicó hallazgos el 5 de enero cuestionando la confiabilidad del uso de supernovas para medir distancias intergalácticas. Esto siguió a un artículo publicado en noviembre que también arrojó dudas sobre la evidencia de supernova desde un ángulo diferente, argumentando que nuestro vecindario galáctico está fluyendo en una dirección particular, afectando ciertos tipos de mediciones de distancia.

En ambos casos, otros científicos rechazaron, señalando posibles fallas en la metodología y las conclusiones de los nuevos estudios.

Si bien la mayoría de los científicos todavía parece creer que la energía oscura permanece en tierra firme, nadie tiene una idea firme de lo que realmente es.

¿Qué tan estándar son las "velas estándar"?

Cada vez que una estrella se convierte en supernova, su explosión radiante sigue un patrón tan familiar que los científicos las apodaron "velas estándar". Asumiendo que las supernovas son predecibles de esa manera, los astrónomos pueden estimar qué tan lejos están principalmente en función de lo brillantes que aparezcan. Luego pueden mapear la historia de expansión del universo mediante el estudio de supernovas cercanas y lejanas, es decir, tanto recientes como de hace mucho tiempo.

Es como medir qué tan lejos están los vehículos por la noche mirando sus faros. Si hizo suposiciones incorrectas sobre qué tipo de vehículos son, por ejemplo, suponiendo que son camiones con luces brillantes a una gran distancia cuando en realidad son vehículos más pequeños mucho más cerca, entonces sus datos y sus inferencias sobre la longitud del camino estaría sesgado

Young-Wook Lee, astrónomo de la Universidad de Yonsei en Corea del Sur y autor principal del estudio del 5 de enero, y sus colegas cuestionan una suposición común e importante en el enfoque estándar de velas: que el brillo o la luminosidad de las explosiones de supernovas no varían cuando miras más atrás en el pasado del universo.

Para probar su hipótesis, estudiaron la supernova en galaxias cuyas edades de estrellas habían sido medidas con precisión y descubrieron que el brillo de una supernova depende de las edades de la población estelar de su galaxia anfitriona. Las estrellas que producen supernovas son generalmente más jóvenes, más en el pasado del universo, lo cual es problemático para los físicos que estiman la tasa de expansión del universo.

"La luminosidad de la supernova debería variar en función del tiempo cósmico, y eso no se ha tenido en cuenta en el llamado 'descubrimiento' de la energía oscura", dijo Lee.

Pero para Dragan Huterer, astrofísico de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, los datos del documento no justifican una reconsideración radical de la energía oscura.

"No se ha observado que estos efectos de evolución sean fuertes, y los cosmólogos en parte los tienen en cuenta", argumentó Huterer. Reconoció que puede haber una pequeña correlación, pero no una lo suficientemente grande como para sacudir los cimientos del consenso de la energía oscura. "Apostaría mi vida a eso", dijo.

Joshua Frieman, un astrofísico de Fermilab, cree que Lee y su equipo están haciendo una investigación legítima, pero también es escéptico sobre si uno podría sacar conclusiones radicales de ello. Señala que los hallazgos del estudio muestran solo una tendencia débil con la edad; usan un modelo que estima las edades de unas pocas supernovas más antiguas que la edad del universo; y se centran solo en una pequeña muestra de galaxias elípticas, mientras que el alcance de los estudios de supernovas que respaldan la energía oscura incluye todo tipo de galaxias.

Evidencia experimental sólida, pero teorías insatisfactorias

Si bien muchos científicos argumentan en contra de la interpretación excesiva de los resultados que parecen cuestionar los fundamentos de la energía oscura, ambos artículos recientes caen en líneas de investigación aceptadas. La cosmología de las supernovas ha estado plagada durante años de preguntas sobre incertidumbres sistemáticas que infectan cada paso de los cálculos, incluida la forma en que se miden y calibran sus flujos y curvas de luz. Los investigadores deben tener en cuenta cada factor, por pequeño que sea, que pueda enturbiar el estudio del universo en expansión. Y siempre hay una preocupación por algo perdido, un desconocido desconocido.

Tales preocupaciones son en realidad evidencia de un campo bien desarrollado, argumentó Tamara Davis, astrofísica de la Universidad de Queensland en Australia. "Una vez que un campo se vuelve muy maduro, los pequeños detalles que antes eran insignificantes se vuelven más importantes", dijo Davis. Argumentar que centrarse en una miríada de incertidumbres que afectan una medición en solo un porcentaje o dos es en realidad una señal de que la medición ya es bastante buena.

La controversia actual de los astrónomos sobre el valor preciso de la constante de Hubble, que describe qué tan rápido se está expandiendo el universo, refleja un campo igualmente maduro, dijo. (Esta pregunta sobre la tasa de expansión exacta es diferente a la de si la tasa se está acelerando). Esa investigación, similar a la cosmología de supernova, ha avanzado mucho desde la década de 1990, y ahora aparecen pequeñas discrepancias previamente ignoradas.

La mayoría de los científicos entrevistados por Inside Science sienten que la energía oscura todavía está en tierra firme. Incluso si el estudio de Lee y otros similares desacreditan los tipos de hallazgos de cosmología de supernovas que formaron las bases para la investigación de la energía oscura, otros tipos de investigación ahora también apuntan hacia la energía oscura, argumentó Frieman. Esto incluye estudios de fluctuaciones en la radiación de fondo cósmico de microondas, radiación que se cree que queda poco después del Big Bang y que lleva una huella del creciente universo cuando era joven, y estudios de la estructura a gran escala de el universo, que involucra encuestas de cientos de miles de galaxias en un área amplia.

"Sí, en 1998, podrías haber dicho: 'Hay incertidumbres sistemáticas de supernovas, así que tal vez el universo no se está acelerando'", dijo Frieman. "Pero en 2020, ahora tenemos múltiples pruebas de que las heces que retienen la energía oscura son mucho más estables, por lo que podría eliminar la supernova y aún así decir que tenemos una fuerte evidencia de la aceleración cósmica de estas otras sondas".

Los experimentos actuales y futuros podrían agregar aún más precisión a los estudios de energía oscura. Estos incluyen la Encuesta de Energía Oscura , el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura, misiones espaciales y el Observatorio Vera Rubin, recientemente renombrado, que se está construyendo en el norte de Chile. Pero los físicos teóricos están detrás, dijo Huterer, ya que todavía no tienen una explicación convincente de qué es la energía oscura y de dónde proviene.

"Creo que la precisión en los parámetros de energía oscura definitivamente va a mejorar con estas misiones", dijo Frieman. Los datos hasta ahora son consistentes con la idea de la energía oscura como una constante cosmológica simple, una energía de vacío omnipresente producida de alguna manera por la expansión del universo que genera aún más expansión. Pero Frieman espera que los nuevos datos revelen algo más exótico, como una sustancia misteriosa llamada quintaesencia , que algunos científicos han propuesto que podría explicar la expansión acelerada del universo. La teoría que se presentará dentro de 10 años "es una incógnita", dijo Freiman.


[Este artículo apareció originalmente en Inside Science ]

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