Avi Loeb afirma que en una o dos décadas podremos deducir la expansión cósmica en tiempo real y ver cómo ha cambiado y cambia en el tiempo.
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Avi Loeb está últimamente en medio de la polémica desde que le ha dado por defender posturas indefendibles, como que Oumuamua sea una nave alienígena. También ha publicado recientemente un libro en el que se mete gratuitamente contra mucha gente del mundo de la investigación. Pero antes de estas veleidades, este astrofísico tenía una buena reputación.
Ahora, este investigador tiene una sección fija en Scientific American y el otro día publicó un artículo interesante sobre la posibilidad de observar la expansión cósmica en tiempo real.
Como todos sabemos, el Universo está en expansión y esto empezó con el Big Bang. Las galaxias se alejan unas de otras y lo podemos observar a través de la ley de Hubble. La velocidad a la que las galaxias se alejan de nosotros es proporcional a la distancia a la que se encuentran. Cuando más lejos están, a más velocidad se alejan de nosotros. Además, debido a la expansión, la luz emitida por las galaxias, cuando viaja hacia nosotros, sufre un corrimiento al rojo, un alargamiento de la longitud de onda que nos permite, precisamente, ver la ley de Hubble.
Como dice Loeb, lo que observamos del Universo se asemeja a una excavación arqueológica esférica centrada en nosotros. Debido a la velocidad finita de la luz, cuanto más profundo miramos en el espacio, cuanto más lejos miramos, más antigua es la capa que descubrimos. De este modo, un telescopio potente nos permite mirar más atrás en el tiempo y es similar a una máquina del tiempo que nos da imágenes antiguas de fuentes distantes que se muestran tal y cómo se veían hace un tiempo cuando se emitió su luz.
Pero, en definitiva, lo que tenemos son instantáneas de una película en la que el Universo se expande a lo largo del tiempo cósmico. En principio, si dejamos que pase tiempo, veremos la misma fuente en una edad posterior. ¿Se puede observar ese efecto?
Además tenemos el fondo cósmico de radiación, la luz que se liberó a los 400 000 años tras el Big Bang y cuya longitud de onda ha sido alargada ahora hasta la gama de las microondas. Pero este fondo cósmico de microondas (FCM) cambia con el tiempo. Es decir, las propiedades de este fondo varían. ¿Podemos notar con nuestros instrumentos las pequeñas variaciones asociadas a lo largo de las décadas si vigilamos bien el FCM?
El problema es que este cambio cósmico ocurre muy lentamente, pues se da en una escala de tiempo que es cien millones de veces más larga que una vida humana. En principio, sólo vemos fotogramas de una película a cámara muy lenta, pero, ¿podríamos ver la película si esperamos el tiempo suficiente? Allan Sandage razonó en 1962 que sería muy difícil medir tales cambios a través de observaciones de galaxias distantes a lo largo de las décadas de carrera de un astrónomo [1].
Loeb propuso en un artículo de 1998 que sí se podría ver la evolución en la tasa de expansión de los objetos a distancias cosmológicas.
Para ello propuso la observación de quasares, que son centros galácticos muy energéticos y brillantes que están muy lejos de nosotros o, lo que es lo mismo, que se formaron al principio del universo.
La línea de visión que tenemos hasta esos objetos distantes atraviesa numerosas nubes de hidrógeno. Cada una de estas nubes imprime una característica concreta de absorción en el espectro (la correspondiente a la transición Lyman-alfa del hidrógeno) observado de la luz proveniente quasar en un tiempo cósmico distinto. En el espectro de un objeto así hay un bosque de lineas espectrales de absorción y cada una de esas lineas proporciona distintos corrimientos al rojo medidos a lo largo de cada línea de visión. Esto ofrece una muestra estadística mucho mejor para medir la pequeña deriva del corrimiento al rojo en cada época cósmica. Es decir, cómo ha cambiado la expansión del Universo a lo largo del tiempo.
«Al vigilar las ligeras desviaciones en los muchos corrimientos al rojo marcados por el rico bosque de líneas de absorción durante un período de décadas, uno podría potencialmente detectar la evolución de la tasa de expansión del universo en tiempo real», dice Loeb.
Este cambio de velocidad está ahora justo por debajo de la sensibilidad de los mejores espectroscopios, los mismos que se usan para detectar planetas mediante velocidad radial por Doppler. Pero esto podría mejorar y permitirnos medir el efecto.
Si finalmente tenemos espectroscopios aún más sensible y observamos la luz de los quasares durante unas décadas podremos ver cómo cambia la expansión en el tiempo. Una disminución en las velocidades de recesión de los sistemas que absorben luz y que se encuentran en esa línea de visión de los quasares implicaría una desaceleración cósmica, mientras que el crecimiento temporal implicaría una aceleración cósmica.
Durante la primera mitad de la historia del universo, la tasa de expansión cósmica se ralentizó debido a la atracción gravitatoria. Pero durante la segunda mitad, la radiación y la materia se diluyeron tanto que la «energía oscura» del vacío dominó y la expansión cósmica fue acelerada por la fuerza repulsiva del vacío.
«Al vigilar la expansión cósmica en tiempo real, podemos observar la desaceleración temprana en corrimientos al rojo altos y la aceleración tardía en corrimientos al rojo bajos», dice Loeb. Añade, además, que la transición entre las dos fases permitiría calibrar otros parámetros cosmológicos, como la proporción de materia oscura.
El estudio de este efecto puede proporcionar una visión directa de cómo se expande el Universo como si lo estuviéramos viendo en una sala de cine y esto debería de ser sería factible con los espectrógrafos de alta resolución planificados para la próxima generación de telescopios terrestres extremadamente grandes (ver imagen infográfica de cabecera) que estarán disponibles en una o dos décadas.
«Todo lo que nos rodea cambia, incluido el universo en general, y debemos adaptarnos sin cesar a nuevas circunstancias, incluida la soledad cósmica como resultado de la expansión acelerada», finaliza Loeb.
Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com [2]
Fuentes y referencias:
Artículo de Loeb en Scientific American [3]
Preprint en ArXiv. [4]
Imagen: ESO.