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Una campaña de observación niega que la constante cosmológica sea una explicación a la naturaleza de la energía oscura

Esquema de una explosión de supernova de tipo Ia. Fuente: NASA/CXC/M.Weiss.

Una de las revoluciones recientes en Astrofísica que se han dado en los últimos años, junto al descubrimiento de miles de exoplanetas, ha sido el de la energía oscura. Fue algo tan increíble que, en un principio, los expertos del campo no podían creerlo y tuvieron que pasar unos años hasta que el fenómeno fue reconocido.
Se descubrió gracias a la observación de supernovas de tipo 1a, que tienen un brillo y una curva temporal en el mismo que son conocidos. Esto nos sirve de candela estándar, pues el brillo aparente se puede medir directamente. Aplicando la ley geométrica que dice que la intensidad luminosa disminuye según el inverso del cuadrado de la distancia se puede saber entonces a qué distancia se encuentran. Además, este dato se puede contrastar con el corrimiento al rojo cosmológico del objeto. El problema es que es muy difícil medir todo esto en supernovas muy lejanas. Fenómeno que además tampoco es muy frecuente.
Gracias a estas observaciones se descubrió que algo estaba expandiendo el Universo a un ritmo cada vez mayor. Esta expansión acelerada disolverá todas las galaxias que contiene el Universo en la nada en algún momento y borrará casi toda la información cosmológica que nos ha permitido saber la historia del Cosmos. Todo, incluso el Universo, tiene un fin sin que haya alguna finalidad o meta.
A esa presión que provoca esta expansión acelerada se le denominó energía oscura, siendo el adjetivo “oscura” un sinónimo de “desconocida”, pues no sabemos su naturaleza, además de que así se hacía una analogía (poco afortunada) con la tradicional materia oscura, que nada tiene que ver con todo esto.
A lo largo de estos años hemos cubierto en NeoFronteras distintas noticias sobre este fenómeno que intentaban explicarlo. Además de la negación de la existencia de dicha energía, que atribuía el fenómeno a alguna suerte de espejismo, la primera explicación obvia y la favorita de todos siempre ha sido la constante cosmológica.
Cuando Einstein trabajaba en su Relatividad General vio que su aplicación sobre el Universo siempre daba como resultado un sistema dinámico, nunca estático. Pero las observaciones del momento parecían apoyar la idea de un universo estático. Así que este físico introdujo en sus ecuaciones una constante que equilibrara el Universo y permitiera, más o menos, que fuera estático. El apaño no funcionaba bien de todos modos y además tuvo que eliminar dicha constante cuando se comprobó que el Universo se expandía. La constante o bien fue olvidada o recordada como el gran error del genio.
Al descubrirse la energía oscura fue fácil echar mano de dicha constante, pues su comportamiento era muy similar. Pero en ciencia la similitud siempre hay que cuantificarla.
Hasta hace poco tiempo las medidas realizadas sobre supernovas de tipo Ia encajaban, dentro del margen error, con la hipótesis de la constante cosmológica. El parámetro de estado (que relaciona presión y densidad en el Universo) que se medía era muy similar a ω=-1, que es el valor que tiene que tener si la energía oscura fuera la constante cosmológica.
Ahora se publica un estudio realizado por Armin Rest (del Space Telescope Science Institute o STScI) y sus colaboradores que está basado en los resultados obtenidos gracias a las observaciones de Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), campaña que ha observado un gran número de supernovas de tipo Ia. En este estudio se ha medido con precisión el parámetro de estado y ha resultado que el nuevo valor es de ω=-1,186, por lo que se desvía de la constante cosmológica y, por tanto, siembra serias dudas sobre el uso de esta hipótesis para explicar el fenómeno.
Aunque siempre queda la duda de si hay algún error sistemático cometido durante las medidas, las calibraciones y método usado dejan poco margen al mismo.
De todos modos. siempre queda la posibilidad de que haya algún tipo de error, según afirman algunos expertos del campo, pues estos se resisten a abandonar una hipótesis muy asentada. Como se suele decir, las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias.
Estas mediciones se realizaron con un telescopio terrestre situado en Hawaii (el PS1) sobre 150 supernovas desde 2009 a 2011. Además se han usado datos obtenidos por la misión Planck para calcular mejor el parámetro de estado.
Quizás haya algún tipo de error o quizás la energía oscura es algo más interesante y misterioso de lo que estamos dispuestos a asumir. También podría ocurrir que la intensidad de la energía oscura varíe en el tiempo, como los modelos de quintaesencia (a veces los físicos son poco afortunados en su elección de nombres) sostienen.
Hay algo que molesta mucho a los físicos teóricos y es la desviación “por poco” de un valor que es igual a un número redondo, sobre todo si este es 1 o cero. Esto significaría que la Naturaleza ha ajustado con altísima precisión un valor que se desvía del “natural” lo que se podría calificar de milagroso.
Es relativamente fácil explicar una valor de exactamente 1 si partimos del principio filosófico naturalista que sostiene que las leyes de la Física son las que son porque no les queda más remedio que ser así para que todo sea coherente. Hay algún mecanismo o ley detrás que fuerza ese valor, aunque esté por descubrir.
La alternativa es que son posibles un número infinito (o casi) de físicas posibles y nos ha tocado vivir en una de ellas cuyas leyes permiten la vida desde el punto de vista antropocéntrico. No es la única conexión con lo vivo en este caso.
En el primer caso mencionado (el punto de vista naturalista) hay una guía que permite descubrir nuevas leyes físicas. En el segundo caso (infinitas posibilidades) no es así y la Física se transforma en una suerte de Biología en la que son posibles físicas (biologías) distintas entre una amplia gama de posibilidades que sólo podemos imaginar. En ambos casos sólo se conocería un ejemplo de todos los posibles, pero en el caso de la Física sería absolutamente imposible experimentar con otras físicas, pues estas estarían siempre fuera del alcance del método científico. Sobre las otras biologías siempre queda la posibilidad que encontremos alguna otra en otro planeta.
Volviendo al caso de la energía oscura, quizás todo se aclare cuando se lance una misión espacial que mida muchas supernovas de tipo 1a con alta precisión, cosa que desde el suelo es más difícil. Lo malo es que no está claro cuándo se aprobará, financiará y se lanzará dicha misión.
Mientras tanto otras campañas terrestres quizás vayan despejando el camino.

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Fuentes y referencias:
Nota de Scientific American.
Artículo original.