NeoFronteras

¿Y si no hay aceleración cosmológica?

Área: Espacio — domingo, 14 de junio de 2015

Sugieren que los datos de supernovas de tipo Ia no dan apoyo suficiente a la expansión acelerada del Universo y, por tanto, la energía oscura podría no llegar a existir.

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El gran problema de la Astrofísica es medir distancias, sobre todo grandes distancias. Una manera de solucionar el problema es usar una candela estándar.
Una de estas candelas estándar son las estrellas cefeidas variables, cuyo periodo de variación de su brillo depende de la magnitud absoluta. Así que si encontramos una en la galaxia de Andrómeda podremos saber su brillo intrínseco gracias a su periodo y, como el relativo lo podemos medir directamente, la ley del inverso del cuadrado de la distancia (una ley geométrica) nos dice la distancia a la que se encuentra la galaxia vecina. Pero este tipo de estrellas no son lo suficientemente brillantes como para resolverlas, o incluso verlas, a grandes distancias. Para distancias cosmológicas hay que usar otra candela estándar: las supernovas de tipo Ia.
El brillo intrínseco de estas supernovas es más o menos constante y conocido (sirve como candela estándar) y es muy intenso (por lo que sí se ven a distancias cosmológicas). Así que sólo queda buscar este tipo de explosiones en galaxias lejanas para saber a qué distancia se encuentran.
Podemos medir también el corrimiento al rojo cosmológico de un objeto y saber a qué distancia relativa se encuentran unos objetos de otros gracias a la ley de Hubble. Ley que se basa en la expansión del Universo. Esta expansión produce un alargamiento en las longitudes de onda porque el espacio simplemente crece. Pero esta ley de proporcionalidad necesita fijar la constante de Hubble para saber estas distancias de manera absoluta. Sabiendo esta constante podemos saber la distancia a cualquier objeto del que podamos obtener un espectro. En la actualidad la mejor estimación de su valor es de H0 = 67,80 ∓ 0,77 (km/s)/Mp. Es decir, que cualquier galaxia lejana se aleja de nosotros por recesión cosmológica a unos 21 km/s por cada millón de años luz que nos separe de ella.
Sólo hay un pequeño problema, se asume que la relación es lineal, pero, en realidad, esto es siempre una aproximación.
Este pequeño problema se transformó en uno muy grande cuando en 1998 se hizo una campaña de mediciones de supernovas de tipo Ia y de sus corrimientos al rojo. Se comprobó que la ley de Hubble que se deducía no podía aproximarse por una relación lineal y que la constante de Hubble había cambiando demasiado en el tiempo. Esto implicaba que la expansión del Universo se está acelerando (era más lenta en el pasado) y que no se produce a un ritmo constante.
Recordemos, una vez más, que cuanto más lejos en el espacio miremos más atrás en el tiempo nos remontamos.
El caso es que este resultado fue recibido con incredulidad al principio, pero al final fue aceptado. Tanto que sus descubridores recibieron el premio Nobel.
Según esto, en el propio espacio hay una energía, a la que se apellidó “oscura” por ser de naturaleza desconocida, que provoca una aceleración del espacio. Actúa como una presión negativa que tiende a expandir el espacio en donde es contenida (el propio espacio).
Pero, mira por donde, hace unos días se publicó un artículo en los arXiv de Cornell que ha provocado una pequeña tormenta.
Según este trabajo de Subir Sarkar, lberto Guffanti y Jeppe Trøst Nielsen (Universidad de Oxford e Instituto Niels Bohr), los datos de supernovas de tipo Ia dan escaso apoyo estadístico a la expansión acelerada. Podría ser que al final no hubiese energía oscura y que el universo se expandiera a una velocidad constante. La energía oscura simplemente no existiría y ese 70% de lo que supuestamente construye el Universo se desvanecería.
Para llegar a esta conclusión estos investigadores han usado modelos cosmológicos estándar, incluyendo la posible existencia de energía oscura.
La significación estadística que encuentran para la existencia de dicha energía oscura es de sólo 3 sigmas, lejos de las 5 sigmas de significación que se necesitan para proclamar un descubrimiento en Física.
Además, han usado una base de datos de supernovas de tipo Ia mucho más grande, en concreto de 740 en lugar de las 50 usadas en la investigación original de finales de los noventa.
Otros trabajos paralelos que usan otros métodos para medir la energía oscura tampoco llegan a las 5 sigmas de significación.
Este trabajo no será ignorado por la comunidad y seguro que se abrirá un fructífero debate al respecto.
Obviamente, se necesita una buena campaña de observación para mejorar la situación y, sobre todo, medir supernovas de tipo Ia realmente lejanas. Pues, si la energía oscura existe, su efecto debía ser despreciable en el pasado y la gravedad estaría ganando la batalla de la expansión entonces. Después, el efecto de la energía oscura se hizo más fuerte y empezó a acelerar la expansión del Universo. Si se detectara este punto de inflexión del pasado de hace unos 6000 millones de años (que sería observable para supernovas de tipo Ia muy lejanas) con la suficiente significación estadística se daría un apoyo muy grande a la teoría de la energía oscura.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4698

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: NASA, ESA, A. Goobar (Stockholm University) y Hubble Heritage.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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13 Comentarios

  1. lluís:

    Al menos en cosmología se da lo que podríamos llamar ” desplazamiento a la paradoja”, cuanto más pensamos que sabemos, más liados estamos.
    – En el supuesto de que no exista la ” energía oscura”, ¿se ha de pensar que no existe la denominada ” energía del vacio”? ¿ no es lo mismo (sea lo que sea)la “energía del vacío” o también ” constante cosmológica” que la energía oscura?. Según la teoría de la relatividad la energía del vacío tiene consecuencias, si fuera positiva acelararía la expansión del Universo y si fuera negativa haría que el Universo colapsara.Y por otro lado el valor que encontraron los astrónomos para esa energía del vacío ( o energía oscura o constante cosmológica) fue un valor muy pequeño pero positivo. Por tanto parecería que esa energía oscura realmente existe.Y si realmente hubo un periodo inflacionario, la energía del vacío ( o constante cosmológica o energía oscura) jugó su papel en la aceleración de la expansión del universo.
    – En fín, que me parece que está todo un poco ( o un mucho) confuso, y precisamente, como se dice al principio de este estudio, porque el gran problema es medir distancias.

  2. tomás:

    Pero entonces, si tiempo atrás la gravedad superaba a la expansión, ¿qué cambio hizo que la repulsión superase a la gravedad? ¿Qué puede motivar esas variaciones tan tremendas de la “constante”? Porque una cosa es una débil modificación que podría estar motivada por la distribución de las masas o por errores o por diferentes métodos diversos de medida y otra el pasar de contracción a expansión; es decir, de negativa a positiva. Sencillamente la posibilidad que apunta el artículo (la no aceleración), me deja cao -como el córvido ese-.

  3. Pocosé:

    Osea, que estamos en el punto donde, con un buen vistazo, podríamos dejar el Universo reducido a casi 1/3. Aumentando las posibilidades del Big Crunch.
    Lo que sigue reafimandome la sensación de que este y cualqier otro universo solo serían flutuaciones de sumatorio=0 en un ignoto
    Metaverso Cuántico. Y de que las percepciones que de esta flutuación, en la que estmos inmersos, solo son proyecciones holográficas de una realidad cuantica, a la que dificilmente podemos acceder estos insinificantes biohologramas, capaces de autoproyectarse sensaciones hasta de Metaconsciencia.
    Abrazos y o saludos para todos.

  4. Oswaldo Salcedo:

    AND

    http://www.sciencerecorder.com/news/2015/04/11/cosmological-surprise-universe-may-not-be-expanding-as-fast-as-scientists-thought/

  5. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Lo que cambió fue que la densidad de materia se reducía (y con ello el campo gravitatorio) al diluirse según se expandía. Pero al haber más espacio la energía oscura se hace más fuerte, pues está ligada al propio espacio.

  6. tomás:

    Admirado Neo:
    Comprendo lo que expresas en tu respuesta, pero mi mente se resiste a admitir una creación de energía gratuita, pues, al fin y al cabo, eso es lo que resulta de que la ampliación del espacio aumente la energía. Para mí sería más sencillo admitir que una energía previa, ya existente -quizá procedente del Big Bang (que ya se las trae)- una energía expansiva, crease el nuevo espacio. Porque, entonces, si la creación de espacio motiva el aumento de energía -puesto que espacio conlleva energía-, estamos en un círculo vicioso: una energía expansiva aumenta el espacio y el nuevo espacio creado incrementa la energía expansiva. Me parece una paradoja.
    Parece que lo que tenemos son observaciones cuya combinación no encaja de manera razonable.
    Afectuosos saludos.

  7. petrus:

    Aunque la Ciencia no pretende dar respuesta a las preguntas finalistas o trascendentes ( que por eso se llaman así), me pregunto si el espacio ( x y z ) existe solamente cuando aloja lo que llamamos espaciotiempo( x y z t que implica entes que cambian ) o bien se supone ilimitado y disponible ( y tridimensional x y z ),para ser rellenado por las entidades físicas, energía, materia, materia oscura, etc , cuyos cambios implican la dimensión tiempo.
    Y es que, cuando hablamos de expansión del universo ( x y z t), siempre cabe la pregunta de si la expansión se hace hacia un vacío preexistente e ilimitado disponible ( x y z ), o el espaciotiempo mismo lo genera al expandirse. De todos modos, la pregunta que me hacía cuando niño sigue en vigor: ¿ Qué hay detrás de la “pared” del fondo del cielo estrellado ?
    A la Ciencia puede que no le preocupen las preguntas, pero al hombre lo que le preocupan son las respuestas.

  8. tomás:

    Siguiendo la línea de “petrus”, también yo de niño, para imaginar el espacio infinito, pensaba en una negrura absoluta y en la lejanía, una pared. Llegaba a ella, la saltaba y volvía a ver otra pared tan lejana como la anterior. Y así, hasta que me dormía.
    Supongamos que el universo con su espacio intermateria al que solemos llamar vacío, se expande en algo que llamamos la nada. Pero ¿qué es la nada que resulta poder ser ocupada? Parece más bien un vacío real, no intermaterial, sin propiedad alguna. Si el universo no es infinito, lo cual no sabemos -entre otras cosas porque los infinitos nos resultan casi intratables- entonces ha de expandirse ocupando esa nada. Lo que sucede es que la cosa no es tan sencilla, porque si imaginamos un universo esférico, la luz emitida, más débil cuanto más alejada, irá perdiendo intensidad, pero nunca será nula y por tanto la nada absoluta no puede existir.
    Claro que existe la analogía del globo, ilimitado pero no infinito. Pero hay que imaginarlo de superficie tridimensional y yo, al menos, no lo consigo por más fuerza que hago. En cualquier caso, en la analogía el espacio y los objetos del universo que se alejan unos de otros mientras el globo se hincha, la superficie ocupa cada vez mayor volumen -quiero decir que el globo se hace más grande-, precisamente de esa nada; y, en su interior hay también otra nada que también se expande, pero, en ella la luz se concentraría al llegarle de todo su alrededor. Bien; yo no sé si, como analogía, nos sirve sólo pare tener una idea parcial de algo que no podemos comprender -al menos aún-. Quizá algún amigo nos eche una mano que nos ayude.
    Abrazos incomprendidos, estimado “petrus”.

  9. petrus:

    Estimado tomás: veo que coincidimos en las preguntas infantiles, esas que otros también se han hecho. También creo y sospecho que hay muchos que jamás llegaron a hacérselas ni con sesenta años… En cuanto a otras parecidas grandes cuestiones como el ¿ por qué existe algo? que hoy me han hecho en otro foro, al puro estilo Nietszche ( esta vez no he comprobado las consonantes…),nadie tiene respuestas experimentables salvo y solo conjeturas en el terreno de la lógica y la razón. Un colega mío afirma que, siendo el universo razonable y lógico, puesto que es comprensible a nuestra razón, al menos en líneas generales añado yo, su fundamento debe ser racional, y eso supone que sea el producto de una causa también racional, lógica y ordenada en sí misma. Ahí es nada, pero no le veo el punto flaco por donde rebatirlo . Y en lo de la infinitud del espacio galáctico , si lo fuera, en dimensiones y tiempo, podríamos ahora ver las galaxias situadas muchísimo más lejos que las actuales, con la única condición de que al menos un solo fotón infrarrojo llegara a nuestro objetivo, pero solo llegan desde pocos, relativamente, 14 , 15 miles de millones de años luz. Luego no es infinito, al menos el ocupado por galaxias luminosas. Detrás del borde, si lo tiene, no existe el detrás. El cosmos es probablemente virtual, imaginario, matemático, tal vez solo pensado o tal vez ideado, construido, planeado en algún ignoto estudio de algún ser infinitamente ajeno a nuestro propio ser… como un divertimento o como una expansión de su mente prodigiosa en un cosmos hecho a su medida.
    Y finalmente, sabemos que la nada ni se ha dado ni puede darse jamás, pues entra en contradicción consigo misma desde que sabemos que ahora existe algo. Luego, detrás de la pared del fondo… si hay nada es que no se puede hablar de ello ni proponer cosa alguna sobre su estado o propiedades, porque en ese caso ya no sería la nada. Simplemente la pregunta carece de sentido. Por eso nos liamos con ella, seguramente. O no.
    Estas cosas solo se pueden escribir a la una de la madrugada… Perdón y felices sueños, amables neofronterizos.

  10. tomás:

    Amigo “petrus”:
    Intentaré darte una cosmológica propia, aunque mis conocimientos no me permitan explicarme muchas cosas. Así como nuestra mente puede formarse las imágenes de los objetos gracias a la recepción de cierta gama de ondas electromagnéticas, en parte dispersadas por la atmósfera y por tanto en un ambiente de claridad que no existe en el espacio exterior y a eso le llamamos luminosidad -o mejor, pues nos entendemos, luz-, mi hipótesis es que lo que realmente existe es la entropía y su crecimiento, nuestra mente lo interpreta como tiempo. Pero el tiempo, tal como suele percibirse, no existe. Ni siquiera los relojes miden tiempo, sino también un aumento del desorden. En los relojes de muelle, compensamos ese aumento de entropía disminuyéndola cada noche al darle a la ruedecita; es decir entregándole energía que él almacenaba precisamente en ese muelle. Si imaginamos un muelle averiado que hace correr las horas -el tiempo- más deprisa, lo que sucede es que su entropía crece más rápidamente. Lo contrario si atrasa. Es decir, no le entregamos tiempo para que nos lo devuelva poco a poco y de forma lo más regular posible. Le entregamos orden para que lo convierta en desorden.
    Pues bien, tiempo y entropía -además de la famosa misma flecha- tienen otra cosa en común: sólo podemos medir diferencias de uno y otra. No podemos medir un tiempo absoluto ni una entropía absoluta. Sólo imaginando un Big Bang cabe pensar un comienzo del tiempo. Pero eso sólo es una hipótesis -e incluso, si se quiere, una teoría, pues hay interpretaciones parciales que llevan a pensarlo- pero sólo nos permite afirmar que, desde aquel instante hasta hoy han transcurrido tantos miles de millones de años. Pero ¿y antes? ¿Realmente había o no había tiempo, es decir, entropía? Es que, si admitimos mi hipótesis, el problema del origen del tiempo deja de existir.
    En cuanto a la finitud del universo, aunque Neo dijo alguna vez que si fuera infinito la noche estaría iluminada al máximo, yo me permito añadir que si las galaxias se alejan a una mayor velocidad que la luz, entonces puede ser infinito sin que esa luminosidad nocturna se dé.
    Pero me estoy alergando y no quiero cansarte. Seguiré luego con mi respuesta a tu anterior comentario.

  11. tomás:

    Algunos se preguntan ¿por qué existe algo en lugar de nada? El hombre es capaz de preguntarse casi cualquier cosa, pero no todo puede tener respuesta. Podría ser, en cierto modo, principio antrópico responder que si nada existiese, no podríamos preguntarnos ni eso ni nada. Aunque eso no responde realmente a la pregunta. Sinceramente, para mí es absurda. Es equivalente a preguntarse por qué el rojo “es” rojo. O, dicho de otra manera: ¿por qué existen las cosas que existen? Ya que lo no existente es nada. Así, me parece más sencillo comprender lo circular y absurdo de la pregunta.
    Por otra parte, te invito a meditar sobre los muy distintos conceptos de “nada”, incluso los que yo he empleado aquí.
    Hasta luego, que no quiero que nos rompamos los cascos.

  12. tomás:

    Sigo. A la palabra nada le sucede como la los infinitos. O sea que debemos explicar a qué clase de nada nos referimos. El espacio intergaláctico al que a veces llamamos vacío, no es la nada, pues parece que, como media existe algo así como un protón o un átomo de hidrógeno completo, no sé, por metro cúbico -aunque esto ha de ser muy variable-. Además está atravesado por un montón de radiaciones principalmente electromagnéticas; por ejemplo la misma luz de las estrellas y galaxias. Tampoco podemos imaginarlo como el interior de una caja, pues habría de ser de materia, de la que hubiésemos extraído cualquier corpúsculo. En primer lugar, porque los mismos neutrinos deben ser imparables y, sobre todo, porque, siendo materia, aunque la caja fuese esférica y no pudiese tener campo gravitatorio interior, incluso al cero absoluto, ha de existir una degradación de la materia que sea, aún de la más estable. Por tanto en su interior siempre habría algo. En resumen que habremos de referirnos a una nada fuera del universo material e incluso radiante. Si el universo es finito la nada estará siempre huyendo a la velocidad de la luz de esa luz que le envían las más lejanas estrellas.
    Y ahora, ya en plan de broma pues no estamos llegando a conclusión alguna: ¿le merece la pena, a la nada, correr tanto para nada?
    Abrazos nada universales, sino muy particulares.

  13. tomás:

    He releído mis comentarios y veo que en el 8, cuando hablo de la analogía del globo, digo una solemne tontería, puesto que la luz, en él, recorre solamente la superficie que se expande. Es decir que ni va hacia el exterior ni se concentra en el interior. Perdón, amigo “petrus” y perdón a quien se haya escandalizado al leerme.
    Lo siento.

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