NeoFronteras

Descartan que los efectos atribuidos a la energía oscura sean explicables por nuestra presencia en el centro de un gran vacío cósmico.

El descubrimiento de la energía oscura, esa energía que no podemos ver y que parece aumentar el ritmo de expansión del Universo, ha supuesto mucha agitación en la comunidad científica. A la incredulidad inicial se impusieron las medidas. Pero al cabo de un tiempo el trabajo de los teóricos empezó a cuestionar, no los efectos observados, sino la existencia de tal energía.
Entre las varias proposiciones, que de alguna manera intentaban modificar la gravedad, se propusieron hace poco soluciones imaginativas que contradecían el principio copernicano.
Según una de esta hipótesis nuestra galaxia estaría en el centro de un lugar del Universo particularmente vacío de galaxias, la densidad de materia sería, por tanto, inferior al promedio y por eso nos parecería que las otras galaxias se alejan de nosotros a una velocidad cada vez mayor. Al fin y al cabo la mejor prueba que tenemos sobre esta misteriosa energía viene de las supernovas de tipo Ia situadas en galaxias lejanas y que nos dicen que la expansión del Universo ha estado acelerándose. Dicha aceleración sería un efecto de la falta de materia en comparación al entorno de nuestra región de Universo. Por tanto lo que llamamos energía oscura no sería más que un espejismo producto de una visión particular del Cosmos.
Lo malo es que esta idea contradice un principio (el copernicano) que dice que no ocupamos una posición privilegiada en el Cosmos.
Además, según el principio cosmológico el Universo es homogéneo e isótropo (igual en cualquier punto y en cualquier dirección). El bloque fundamental que construiría el Universo serían los cúmulos de galaxias y por encima de esa escala el Universo sería a groso modo estructuralmente aburrido. Así al menos se ha observado hasta ahora por encima de la escala del gigaparsec. Si no se asume este principio es muy difícil aplicar nuestras teorías al Universo en su conjunto, ya que los “ladrillos” que los constituirían serían de un tamaño comparable al del mismo Universo. Un hueco en la estructura a gran escala del Universo perjudicaría la homogeneidad e isotropía del Universo (estemos o no dentro de él) y, por tanto, el principio cosmológico no sería aplicable.
La energía oscura sería compatible con el principio copernicano y con el principio cosmológico.
Recientemente se publicó un estudio que refutaba esta idea del hueco en la estructura a gran escala del Universo. Ahora un nuevo trabajo parece poner otro clavo en el ataud de esta hipótesis. La aceleración de la expansión no se podría, por tanto, explicar colocando la Vía Láctea en un gran vacío cósmico.
Pengjie Zhang y Albert Stebbins, del Observatorio Astronómico de Sanghai y del Fermilab respectivamente, han analizado el fondo cósmico de microondas (FCM) para refutar tal cosa.
El razonamiento se basa en el efecto Sunyaev Zel’dovich cinético (kSZ) que permite medir la densidad y distribución de velocidad de los electrones con los que se encuentra la radiación del FCM. Los fotones del FCM son dispersados por los electrones libres presentes en las nubes de gas cuando los primeros las atraviesan en su camino hacia la Tierra. Así por ejemplo, debido al efecto Compton inverso estos fotones interaccionarían con esos electrones de alta energía en nubes calientes de gas en los supercúmulos galácticos y su frecuencia se desplazaría hacia el azul.
Si el principio copernicano es cierto las velocidades de estos electrones está distribuida al azar y esto provoca que el efecto kSZ se cancele a lo largo de la línea en la que se mira esta radiación. Pero si la Tierra está en el centro de un gran vacío cósmico el movimiento relativo del hueco con el resto del Universo provocaría un desplazamiento en la temperatura equivalente del FCM. Si hubiera tal vacío cósmico en la escala del gigaparsec se observarían variaciones en la temperatura de la radiación del FCM que se apreciarían como desplazamientos en frecuencias. Además, el efecto sería diferente según la dirección.
Aunque el efecto es muy pequeño, del orden de una parte en 100.000, y sólo detectable a ángulos pequeños, ya tenemos suficiente precisión gracias al Telescopio Cosmológico de Atacama. Estos investigadores han usado los datos proporcionados por este instrumento para refutar la idea del vacío cósmico al no observarse variaciones en la temperatura de la radiación del FCM.
Esta idea de la gran vacío con nosotros dentro quedaría por tanto descartada y además el efecto kSZ permitiría descartar otras ideas similares.
Un subproducto de este estudio es una explicación a las cualidades de la energía oscura. Si la energía oscura no fuera uniforme tal y como se asume, entonces uno lo podría apreciar como anisotropías en el FCM de manera similar a lo que los modelos de huecos predicen. La energía oscura es por tanto uniforme.

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Fuentes y referencias:
Nota en Physics World.
Artículo original.
Sabremos si ocupamos una posición privilegiada.
Estructura de queso y energía oscura.
No estamos en un lugar privilegiado.