NeoFronteras

Confirman energía oscura por otra vía

Área: Espacio — lunes, 29 de noviembre de 2010

Confirman por otro método la existencia de energía oscura y además parece corresponderse con la constante cosmológica.

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En los años noventa mediciones sobre explosiones de supernova de tipo Ia arrojó un inquietante resultado: el Universo aceleraba su expansión. Parecía haber una energía que llenaba todo el espacio y que causaba esta aceleración. Se le llamó energía oscura. Además, esta energía daba cuenta de la mayor parte de la energía-materia el Universo. Mucho se ha escrito desde entonces y algunos resultados los hemos expuestos en NeoFronteras. Ha habido tanto resultados que confirmaban la existencia de esta energía como otros que la negaban.
Ahora, un nuevo método parece confirmar la existencia de esta energía oscura y además sugiere que ésta se corresponde con la constante cosmológica introducida por Einstein. La nueva técnica tiene en cuenta medidas sencillas de realizar sobre la orientación de pares de galaxias.
En la nueva aproximación Christian Marinoni y Adeline Buzzi, de la Universidad de Provenza en Marsella, han desarrollado un principio propuesto por George Alcock y Bohdan Paczyński en 1979 que tiene en cuenta la comparación de formas entre objetos astronómicos situados a distintas distancias cosmológicas. Viene a decir que sólo con los valores correctos de los parámetros se pueden convertir los datos de corrimiento al rojo para reconstruir una distribución esférica.
El gran problema de la Astrofísica es la medición de distancias. Nos tenemos que valer de ciertos trucos para hacerlo, pues estamos anclados aquí en la Tierra y no podemos viajar lejos para así medir distancias de manera directa, menos aún distancias cosmológicas.
Para hacernos una idea de la distancia a la que se encuentra una galaxia lejana medimos su corrimiento al rojo. Es decir, la ubicación más hacia al rojo en el espectro electromagnético de las líneas espectrales de la luz emitida por el objeto.
Este corrimiento cosmológico es un producto de la expansión del espacio entre el objeto y nosotros debido a la ley de Hubble que dice que la “velocidad” aparente de un objeto cosmológico sufre recesión es proporcionalmente a la distancia a la que se encuentra. A mayor distancia más espacio hay entre medias, más expansión y, por tanto, mayor “velocidad” de recesión. Hay que recalcar que esta “velocidad” no es real, sino debida a la creación de espacio entre medias. Digamos que es similar a las pasas de un bizcocho tipo plumcake en el horno. La expansión de la masa hace que las pasas se separen todas entre sí, pero en realidad las pasas no van correteando por ahí. El corrimiento al rojo cosmológico no es corrimiento Doppler.
Ahora supongamos que el espacio entre medias tiene una geometría especial o se expande a un ritmo diferente a lo que dice la ley de Hubble (sobre todo a grandes distancias) debido, por ejemplo, a una aceleración en la expansión. Entonces, esta distancia que inferimos a partir del corrimiento al rojo cosmológico no se corresponderá con la realidad. Por tanto la diferencia entre la distancia medida así y la real nos daría una idea de la fuerza de la energía oscura y sobre la geometría del espacio. Lo malo es que no disponemos de esa distancia real.
Desde los noventa se han utilizado las explosiones de supernovas de tipo Ia porque nos ayudan a calcular esa distancia real. Estas explosiones tienen una intensidad que es casi siempre la misma, representan una “candela” estándar. Gracias a la ley del inverso de la distancia se puede saber entonces a que distancia han explotado midiendo la intensidad de luz recibida.
En este caso se ha utilizado otra aproximación. Ha sido difícil poner en práctica el principio de Alcock-Paczyński desde que se propuso debido a que el corrimiento al rojo debido a movimientos locales (tipo Doppler) enmarcara parte del corrimiento cosmológico.
Marinoni y Buzzi han estudiado sistemas en los que este movimiento local se puede filtrar fácilmente. Además no miden formas de los objetos, sino orientaciones de pares de galaxias que orbitan alrededor del centro de masas común. Estas orientaciones deben estar aleatoriamente distribuidas a lo largo de todos los ángulos. Cualquier desviación de ese tipo de distribución debe revelar la influencia de la geometría del espacio y de la energía oscura una vez se hayan eliminado los efectos locales.
Así que emplearon datos de observaciones reales procedentes de los censos de galaxias DEEP2 y SDSS acerca de sus orientaciones y otros parámetros de muchas galaxias lejanas. Usaron datos de más de 700 galaxias situadas a miles de millones de años luz.
La orientación de estas galaxias debe de ser al azar vistas desde nuestro sistema solar, porque las galaxias no tienen ni idea de que las están observando. Estas orientaciones deberían de poderse colocar al azar sobre cualquier posición en una esfera imaginaria. Pero la expansión y la geometría tienen que distorsionar esa orientación y además deben estar alterada porque medimos con el corrimiento al rojo y esto depende de cómo se expanda el Universo.
Si se introduce una geometría y una energía oscura en el modelo se pueden hacer variar hasta conseguir compensar sus efectos y tener una distribución totalmente aleatoria. Al principio se tiene una visión distorsionada, una distribución alongada, de estos pares de galaxias, pero si se pone una geometría plana y la cantidad adecuada de energía oscura entonces se recupera la distribución isotrópica original.
Después de su análisis concluyen, por tanto, que el Universo tiene una geometría plana (euclidea) y confirman la existencia de energía oscura que representa un 70% del contenido total de masa-energía del Universo.
Además han conseguido calcular la fuerza de esta energía oscura, confirmándose que se corresponde bastante bien con la constante cosmológica de Eisntein. Esto significa que la fuerza repulsiva es constante a lo largo de la evolución del Universo y proporcional al espacio, lo que le haría equivalente a alguna forma de energía mecánico-cuántica del vacío. Como la expansión crea más espacio con el tiempo, la constante cosmológica tiende a cobrar cada vez más importancia y dicha expansión se acelera. La aceleración crea a su vez más expansión y así sucesivamente en un ciclo de retroalimentación que ya la masa presente en el Universo no es capaz de parar por gravedad.
Según Marinoni esta técnica, al ser simple y transparente, representa una aproximación valiosa adicional para entender la energía oscura.
La única pega parece ser la asunción de que las propiedades orbítales de los pares de galaxias son las mismas ahora que hace miles de millones de años, cuando fue emitida la luz de las galaxias del censo DEEP2.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Physics World.
Artículo original.

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13 Comentarios

  1. Miguel Angel:

    Einstein formuló la “constante cosmológica” tratando de demostrar un Universo estacionario y se encontró con que casi demuestra lo contrario (un Universo de frágil equilibrio, susceptible de crecer o menguar). “El mayor error de mi vida” decía el genio alemán.
    Einstein,”number one” de los físicos de todos los tiempos con permiso de Newton, y mi favorito entre otras muchas razones por haberle asestado un gran golpe al Determinismo, nos muestra su lado humano. ¿O no era el mismo el que decía “si la teoría no coincide con los hechos, cambie los hechos”?

  2. loiso2:

    saludos. saliendonos un poco del tema, Einstein ademas de cientifico fue un humanista. Sus trabajos en el campo de la fisica teorica se caracterizan por ser obra de un colectivo de cientificos que pusieron las bases las paredes y los techos de los mismo. Einstein puso el acabado y les dio significado ( sin obviar que tambien participo en su estructuracion desde sus bases).Esta forma de formular teorias es propia del siglo XX (si no veamos los premios nobel donde abundan los trabajos en conjunto). Esta forma de trabajar la ciencia constrasta con el siglo XIX donde abundan los genios solitarios capaces de estructurar teorias completas. A Eintein se lo califica con los parametros del siglo XIX creando alrededor de el un culto a su personalidad, donde cada frase que pronuncio se considera una verdad, no una certeza.el mismo expreso que lo mas importante es la imaginacion, y un mensaje para todos sus sacralizadores seria la foto donde enseña la lengua a sus “devotos”

  3. lluís:

    Lo que me resulta extraño (al menos hasta cierto punto)es que representando la energía oscura el 70% de la energía-masa del universo todavía no se haya dado con la partícula elemental que represente el campo de fuerzas que origina tal “energía oscura”.Quizá alguna “supercompañera” aparezca en el LHC, aunque haya pesimistas al respecto.Además en el modelo estándar tampoco aparece por ninguna parte la “energía oscura”(la partícula que origine el campo).Se necesita un “bosón oscurón”.
    Saludos.

  4. NeoFronteras:

    Es que quizás no sea debida a un campo específico, sino a las contribuciones de todos ellos a la energía del vacío.

  5. Nemo:

    Neo, se me ocurre que si se debiera a la contribución de los diversos campos a la energía del vacío, difícilmente podría permanecer con un valor constante deurante la expansión, ya que algunos variarían con la disminución de densidad de masa, o de carga.

  6. NeoFronteras:

    Estimado Nemo:
    Como se crea más espacio al expandirse éste la contribución de esa energía aumenta con el tiempo y de ahí la aceleración.

  7. tomás:

    Miguel Angel: ¿Me puedes explicar en qué basas tu afirmación de que Einstein asestó un gran golpe al determinismo (con mayúscula)? Creo que lo que hizo fue modificar su percepción, la cual llegaba de concebir un tiempo y un espacio absolutos.

  8. tomás:

    Estimado Miguel Angel: En cuanto a la frase que se atribuye a Einstein -que yo conocía al revés: “Si los hechos…”- pero que, si dejamos de lado sutilezas pueden considerarse iguales, porque en ambas lo que hay que cambiar son los hechos, pienso que, dada la tremenda inteligencia de este hombre, su ironía y sagacidad, se refería a la interpretación de los hechos, de lo que nos da un ejemplo inapelable la MC que trae de cabeza a mi sentido común, ese que hay que olvidar cuando uno se mete en ella.
    También dijo algo así como “Si las leyes matemáticas se refieren a la realidad, no son ciertas y, si son ciertas, no se refieren a la realidad” Algo que resulta evidente en ciertos casos, pero en otros… Más afinado parece lo que creo dijo Born: “Las matemáticas no representan la realidad, sino lo que medimos de ella”, lo cual parece no tener excepciones.
    En fin un saludo muy cabizbundo y meditabajo, como suele bromearse.

  9. Miguel Angel:

    tomás: me refiero al determinismo filosofico y religioso y mas concretamente al concepto “predestinación Vs libre albedrio”. Si el tiempo es relativo no hay predestinación: solo tedríamos que usar nuestro libre albedrío y subir en una nave capaz de viajar a velocidades próximas a la de la luz para que el tiempo se ralentice y podríamos, por ejemplo, conocer como es nuestro planeta dentro de 5000 años.
    Sin embargo la relatividad se encuadra como perteneciente al determinismo científico por intentar postular un Universo predecible y bien orquestado.
    Saludos

  10. lluís:

    Lo que es absoluto es la velocidad de la luz y lo que es relativo es el tiempo y el espacio, amigo tomás.Por lo demás tiene razón Miguel Angel:la relatividad se encuadra dentro del determinismo científico.Cabe recordar que Einstein soltó aquello de que Dios no juega a los dados.La mecánica cuántica disgustaba bastante al determinista Einstein.

  11. tomás:

    Amigo lluís: Estoy totalmente de acuerdo, en lo que a Relatividad se refiere. Miguel Ángel dice tratar sobre predestinaciones varias, tema totalmente superado. Es decir que, una vez aclara en su 9, nada le discuto.
    En cuanto al pensamiento de Einstein, creo que su idea de Dios era ua especie de panteismo. Es decir que el Universo y sus leyes absolutamente deterministas eran ese dios impersonal y, por tanto, sin voluntad. Esto permite perfectamente esa frase: “El azar no existe; Dios no juega a los dados.” Y explica otra en la que dijo: “Creo en el Dios de Spinoza, que nos revela una armonía de todos los seres vivos. No creo en un Dios que se ocupe del destino y acciones humanos.” Aun así, me fío poco de sus opiniones respecto a dios, concepto vacío por contradictorio que nada tiene que decir y menos existir. Él le da una cierta y elíptica posibilidad que yo niego.
    Pero, tanto como a él, me duele la MC, seguramente por mi ignorancia aunque forzoso sea admitirla por los hechos. La cuestión está en cómo digerirla. Procuro explicarme las cosas como puedo.
    Sea una afirmación cuántica como esta: El objeto que está sobre la mesa tiene una probabilidad 10^30 de saltar hasta el techo en un momento impredecible. Puedo admitirlo si añado: Bien, pero cuando salte, habrá habido una causa. Para ello he de distinguir entre determinado y determinable, admitiendo que lo indeterminable está en lo más íntimo de la MC, mas no lo indeterminado, que no podré determinar por ser indeterminable.
    Por ello, la MC no se carga la causalidad.
    Otra cuestión es la relatividad de esas relaciones, que deben obedecer lo relativo de esas coordenadas espacio-“temporales” (le pongo comillas porque, seguramente, conoces mi pensamiento sobre el tiempo, cada vez más fuerte conforme voy leyendo -p. e. número de Noviembre de Investigación y Ciencia, donde hay varias frases que apoyan esa opinión mía de 30 años de antigüedad)(Y es que si ya tenemos un espacio relativo y una velocidad absoluta -o aunque fuera relativa- ¿para qué es preciso cualquier tiempo, aunque nadie le niegue la gran utilidad de su concepto cotidiano e incluso en la física tradicional?)
    No logro, empero, interiorizar la no localidad, pero será porque no concibo bien ese espacio relativo y que, quizá, separación y distancia no sean la misma cosa. No sé, lluís; admiro tu capacidad cuántica. Así que, aunque he leído con gran atención el artículo de Neo: “Localidad e incertidumbre” no consigo saber si estás aquí, a mi lado leyendo lo que escribo, o allá, tras ese indeterminado E-mail del que emerge el nombre de “lluís”.
    Ya me dirás.

  12. Geovanny:

    wow, eso es genial, energia oscura, suena a ciencia ficcion, pero si esta aqui debe ser cierto, eso me da muchas ideas!!!

  13. joabbl:

    Si la energía oscura funciona de esta manera supongo que se elimina la posibilidad de un universo cíclico, puesto que no habría manera de contrarrestar esta aceleración, al menos por ningún mecanismo conocido. El universo iría del big bang al big rip (o también al big R.I.P). Por supuesto, con el permiso de Penrose y sus ideas sobre un universo previo. Aunque bien mirado el hecho de un universo previo a éste no implica ni mucho menos que el universo tenga que ser cíclico. Quizá hubo un universo previo pero no haya uno siguiente.

    Saludos

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