La energía oscura puede medirse a partir del estudio de Andrómeda

El acercamiento de esa galaxia con la Vía Láctea permitiría establecer un límite mayor en el valor de la constante cosmológica, modelo menos complejo que esa fuerza.

A 18 de agosto del 2023.- Investigadores de Cambridge encontraron una nueva forma de medir la energía oscura, la fuerza misteriosa que constituye más de dos tercios del universo, en nuestro patio trasero cósmico.

Descubrieron que es factible detectarla y medirla mediante el estudio de Andrómeda, nuestro vecino galáctico de al lado que está en curso de colisión en cámara lenta con la Vía Láctea.

Desde que se identificó por primera vez a fines de los años 90, los científicos han utilizado galaxias muy distantes para estudiar la energía oscura, pero aún no la han detectado de forma directa. Sin embargo, los investigadores de Cambridge descubrieron que al estudiar cómo Andrómeda y la Vía Láctea se mueven una hacia la otra dada su masa colectiva, podrían establecer un límite superior en el valor de la constante cosmológica, modelo más simple de ese tipo de fuerza. El límite superior que encontraron es cinco veces mayor que el valor de la constante cosmológica que se puede detectar en el universo primitivo.

Aunque la técnica aún se encuentra en una etapa temprana de su desarrollo, los investigadores dicen que podría ser detectada mediante el estudio de nuestro vecindario cósmico. Los resultados se informan en The Astrophysical Journal Letters.

Todo lo que podemos ver en nuestro mundo y en los cielos, desde pequeños insectos hasta galaxias masivas, constituye sólo 5 por ciento del universo observable. El resto es oscuro: los científicos creen que alrededor de 27 por ciento del espacio está hecho de materia oscura, que mantiene unidos los objetos, mientras 68 por ciento es energía oscura, que separa los objetos.

“La energía oscura es un nombre general para una familia de modelos que podría agregar a la teoría de la gravedad de Albert Einstein”, señaló en un comunicado David Benisty, del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica (DAMPT, por sus siglas en inglés) y autor princial de la investigación. “La versión más simple de esto se conoce como la constante cosmológica: una densidad de energía que aleja a las galaxias unas de otras”.

La constante cosmológica fue añadida temporalmente por Einstein a su teoría de la relatividad general. Desde los años 30 hasta los 90, este elemento se fijó en cero, hasta que se descubrió que una fuerza desconocida, la energía oscura, aceleraba la expansión del universo. Sin embargo, hay al menos dos grandes problemas con ella: no sabemos exactamente qué es y no la hemos detectado de forma directa.

Desde que se identificó por primera vez, los astrónomos han desarrollado una variedad de métodos para detectar esa fuerza, la mayoría de los cuales involucran el estudio de objetos del universo primitivo y la medición de la rapidez con la que se alejan de nosotros. Desglosar los efectos de la energía oscura de hace miles de millones de años no es fácil: dado que es débil entre galaxias, es superada fácilmente por las fuerzas mucho más fuertes dentro de ese cúmulo de cuerpos celestes.

Sin embargo, hay una región del universo que es sorprendentemente sensible a la energía oscura y está en nuestro patio trasero cósmico. Andrómeda es la más cercana a nuestra Vía Láctea, a medida que se acerquen, las dos galaxias comenzarán a orbitar entre sí, muy lentamente. Una sola vuelta tardará 20 mil millones de años. Sin embargo, debido a las fuerzas gravitatorias masivas, mucho antes de que se complete, dentro de unos 5 mil millones de años, las dos galaxias comenzarán a fusionarse y caer una en la otra.

“Andrómeda es la única galaxia que no se escapa de nosotros, por lo que al estudiar su masa y movimiento, podemos hacer algunas determinaciones sobre la constante cosmológica y la energía oscura”, afirmó Benisty, quien también es investigador asociado en el Colegio de Queens.

Mediante una serie de simulaciones basadas en las mejores estimaciones disponibles de la masa de ambas galaxias, Benisty y los coautores del trabajo, Anne Davis, de DAMPT y Wyn Evans del Instituto de Astronomía, descubrieron que la energía oscura está afectando cómo Andrómeda y la Vía Láctea se orbitan entre sí.

“Esa fuerza afecta a cada par de galaxias: la gravedad quiere juntarlas, mientras la energía oscura las separa”, explicó Benisty. “En nuestro modelo, si cambiamos el valor de la constante cosmológica, podemos ver cómo cambia la órbita de los dos conjuntos de cuerpos.

“Basándonos en su masa, podemos colocar un límite superior en la constante cosmológica, unas cinco veces más alta de lo que podemos medir en el resto del universo.”

Los investigadores sostienen que si bien la técnica podría resultar inmensamente valiosa, todavía no es una detección directa de energía oscura. Los datos del Telescopio James Webb proporcionarán mediciones mucho más precisas de la masa y el movimiento de Andrómeda, lo que podría ayudar a reducir los límites superiores de la constante cosmológica.

Además, al estudiar otros pares de galaxias, se podría refinar aún más la técnica y determinar cómo afecta la energía oscura a nuestro universo. “La energía oscura es uno de los mayores enigmas de la cosmología”, aseguró Benisty. “Podría ser que sus efectos varíen con la distancia y el tiempo, pero esperamos que esta técnica pueda ayudar a desentrañar el misterio”.

Fuente: LA JORNADA