Nueva luz sobre la energía oscura

Sondeando la red cósmica del universo

Comunicado de Prensa ESO PR 04/08.

Un grupo de astrónomos ha utilizado el VLT (Very Large Telescope = Telescopio Muy Grande) de ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo) para medir la distribución y los movimientos de miles de galaxias del universo distante. Esto abre perspectivas fascinantes de llegar a comprender mejor qué es lo que causa la aceleración de la expansión cósmica y arroja nueva luz sobre la misteriosa energía oscura que, según se cree, permea al cosmos.

ESO PR Photo 04a/08 – Estructuras a gran escala (Impresión artistica) La imagen refiere a una época de hace 10 000 millones de años. La escala de color representa la densidad de masa, desde el rojo en la máxima hasta el negro en la mínima. Las líneas amarillas describen la intensidad y la dirección de las velocidades galácticas. © ESO: Kraus Dolag y el equipo VVDS

“La explicación de porqué la expansión del universo se está acelerando actualmente es ciertamente la cuestión más fascinante de la cosmología moderna”, dice Luigi Guzzo, autor principal de un artículo del número de esta semana de Nature, en el cual se presentan los nuevos resultados. “Hemos podido demostrar que las grandes prospecciones que miden las posiciones y velocidades de galaxias distantes nos proporcionan una nueva y poderosa forma de solucionar este misterio”.

Hace diez años, los astrónomos realizaron el asombroso descubrimiento de que el universo se está expandiendo actualmente a mayor velocidad de lo que lo hacía en el pasado.

“Esto implica que una de dos posibilidades diferentes debe ser verdadera”, explica Enzo Branchini, miembro del equipo. “O el universo está lleno de una misteriosa energía oscura que produce una fuerza repelente que lucha contra el freno gravitacional producido por toda la materia que está presente en el universo, o nuestra actual teoría de la gravitación no es correcta y necesita ser modificada, por ejemplo añadiendo dimensiones extra al espacio”.

Las observaciones actuales de la tasa de expansión del universo no puede distinguir entre estas dos opciones, pero el equipo internacional de 51 científicos provenientes de 24 instituciones descubrió una manera que podría ayudar a enfrentar este problema. La técnica se basa en un fenómeno bien conocido, que es el hecho de que el movimiento aparente de las galaxias distantes es el resultado de dos efectos: la expansión global de universo que aleja a las galaxias unas de las otras y la atracción gravitacional de la materia presente en el vecindario de las galaxias que las impulsa a juntarse, creando la red cósmica de las estructuras a gran escala.

ESO PR Photo 04b/08 – Un cono en el universo Mapa de la distribución de galaxias en la VVDS, mostrando la presencia de estructuras de gran escala. Los datos se han cortado en tres conos, desde las galaxias más cercanas (abajo) a las más lejanas. Las muestras incluyen galaxias cuya luz viajó durante 1,3 a 8,5 miles de millones de años. © ESO

“Al medir las velocidades aparentes de grandes muestras de galaxias tomadas a lo largo de los últimos treinta años, los astrónomos han podido reconstruir un mapa tridimensional de la distribución de las galaxias en grandes volúmenes del universo. Este mapa reveló estructuras a gran escala tales como racimos de galaxias y súper-racimos filamentosos”, dice Olivier Le Fèvre, miembro del equipo. “Pero las velocidades medidas también contienen información sobre los movimientos locales de las galaxias; estos introducen pequeñas pero significativas distorsiones en los mapas reconstruidos del universo. Hemos demostrado que la medición de esta distorsión en diferentes épocas de la historia del universo es una forma de comprobar la naturaleza de la energía oscura”.

Guzzo y sus colaboradores han podido medir este efecto utilizando el espectrógrafo VIMOS en Melipal, uno de los cuatro telescopios de 8,2 metros que conforman el VLT de ESO. Como parte de la Prospección Profunda VIMOS-VLT (VVDS = VIMOS-VLT Deep Survey), de la cual Le Fèvre es Investigador Principal, se obtuvieron y analizaron espectros de varios miles de galaxias en un campo de 4 grados cuadrados (o sea, 20 veces el diámetro de la Luna llena) en épocas correspondientes a la mitad aproximada de la edad actual del universo (es decir, hace unos 7 mil millones de años).

“Es el mayor campo jamás cubierto homogéneamente y con esta profundidad por medio de la espectrografía”, declara Le Fèvre. “Hasta ahora hemos recogido más de 13.000 espectros en este campo, y el volumen total muestreado por esta prospección es de más de 25 millones de años-luz cúbicos”.

Los astrónomos compararon sus resultados con el de la prospección 2dFGRS que sondeó el universo local, que midió la distorsión en la época presente.

Dentro de las incertidumbres actuales, la medición de este efecto proporciona un indicio independiente de la necesidad de un ingrediente extra de energía desconocida en la “sopa cósmica”, apoyando la forma más simple de energía oscura, la así llamada constante cosmológica, introducida originalmente por Albert Einstein. Sin embargo, esas grandes incertidumbres no excluyen todavía otros escenarios.

“También hemos demostrado que al extender nuestras mediciones sobre volúmenes que sean unas diez veces mayores que el de la VVWS, esta técnica podría también indicarnos si la aceleración cósmica se origina en un componente de energía oscura de origen exótico o si requiere una modificación de las leyes de la gravedad”, explica Guzzo.

“El instrumento VIMOS en el VLT sería, ciertamente, una herramienta maravillosa para llevar a cabo esta futura prospección y así ayudarnos a responder esta cuestión fundamental. Esto anima fuertemente a los científicos para continuar con prospecciones aún más ambiciosas del universo distante”, concluye Le Fèvre.

Más información

"A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift distortions", by L. Guzzo et al., Nature, 31 January 2008.

NOTAS

[a] El Espectrógrafo Multi-Objeto Visible del VLT (VIMOS = VLT VIsible Multi-Object Spectrograph) puede observar espectros de unas 1 000 galaxias con una sola exposición. Esta máquina científica de la cosmología está instalada en el telescopio de 8,2 metros MELIPAL, la tercera unidad telescopio del Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio de Paranal del Observatorio Austral Europeo (ESO).

[b] La Prospección Profunda VIMOS VLT es una investigación espectroscópica de avanzada que apunta a proporcionar una imagen completa de la formación de estructuras y de galaxias a lo largo de una gran parte de la historia del universo, que cubre dieciséis grados cuadrados del cielo en cuatro campos separados. El equipo está compuesto por:

L. Guzzo, A. Iovino, y O. Cucciati (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy), M. Pierleoni, J. Blaizot, G.De Lucia, y K. Dolag (Max Planck Institut für Astrophysik, Alemania), B. Meneux, B. Garilli, D. Bottini, D. Maccagni, M. Scodeggio, P. Franzetti, P. Memeo, y D. Vergani (INAF-IASF, Milano, Italia), E. Branchini (Universita Roma III, Italia), O. Le Fèvre, V. LeBrun, L. Tresse, C. Adami, S. Arnouts, A. Mazure, y S. de la Torre (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, OAMP-CNRS - Université de Provence, Francia), A. Pollo (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, OAMP-CNRS - Université de Provence, Francia y Andrzej Soltan (Institute for Nuclear Research, Varsovia, Polonia), C. Marinoni (Centre de Physique Théorique, CNRS-Université de Provence, Marseille, Francia), S. Charlot (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS-Université de Paris 6, Francia), H. J. McCracken (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS-Université de Paris 6, and Laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière en astrophysique, CNRS - Observatoire de Paris, Francia), J. P. Picat, T. Contini, R. Pellò, and E. Perez-Montero (Laboratoire d'Astrophysique de Toulouse et Tarbes, OMP-CNRS-Université de Toulouse 3, France), G. Vettolani y A. Zanichelli (INAF-IRA, Bologna, Italia), R. Scaramella (INAF- Osservatorio Astronomico di Roma, Italy), S. Bardelli, M. Bolzonella, A. Cappi, P. Ciliegi, F. Lamareille, R. Merighi, G. Zamorani, E. Zucca, y L. Pozzetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), A. Bongiorno y B. Marano (Universitá di Bologna, Italy), L. Moscardini (Universitá di Bologna and INFN-Sezione di Bologna, Italia), S. Foucaud (University of Nottingham, Reino Unido), I. Gavignaud (Astrophysikalisches Institut Potsdam, Alemania), O. Ilbert (University of Hawaii, EE.UU.), S. Paltani (Geneva Observatory e Integral Science Data Centre, Versoix, Suiza), y M. Radovich (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia). L. Guzzo está también asociado con MPE, MPA y ESO.

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release PR 04/08
Título: “New Light on Dark Energy”
Fecha: Enero 30, 2008
Enlace con el artículo original: aquí