La expansión del universo podría estar frenando, no acelerando, según una nueva investigación

Un nuevo y «notable» estudio sugiere que la expansión del universo podría haber comenzado a desacelerarse, en lugar de acelerar a un ritmo cada vez mayor como se ha creído durante las últimas tres décadas.

Los investigadores utilizaron supernovas de tipo Ia, similar a la SN1994d (en la imagen dentro de su galaxia anfitriona NGC4526), para ayudar a establecer que la expansión del universo podría haber comenzado a frenar. Crédito NASA/ESA

Los hallazgos, publicados esta semana en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ponen en duda la teoría de que una fuerza misteriosa conocida como «energía oscura» está alejando a las galaxias distantes cada vez más rápido. De ser correctos, estos resultados podrían abrir un capítulo completamente nuevo en la cosmología y ayudar a resolver la «tensión de Hubble».

«Nuestro estudio muestra que el universo ya ha entrado en una fase de expansión desacelerada en la época actual y que la energía oscura evoluciona con el tiempo mucho más rápido de lo que se pensaba», afirmó el investigador principal, el profesor Young-Wook Lee, de la Universidad de Yonsei en Corea del Sur. «Si estos resultados se confirman, marcaría un importante cambio de paradigma en la cosmología desde el descubrimiento de la energía oscura hace 27 años».

Derrumbando el pilar de la cosmología moderna

Durante casi tres décadas, la creencia generalizada ha sido que el universo se expande a un ritmo creciente, impulsado por la energía oscura, que actúa como una especie de antigravedad.

Esta conclusión, que obtuvo el Premio Nobel de Física en 2011, se basó en mediciones de distancia de galaxias lejanas utilizando supernovas de tipo Ia, consideradas las «candelas estándar» del universo. Se creía que estas explosiones estelares tenían siempre el mismo brillo intrínseco, permitiendo a los astrónomos medir su distancia basándose en cuán tenues parecían.

Sin embargo, el equipo de la Universidad de Yonsei ha presentado nuevas pruebas que demuestran que estas «candelas estándar» no son tan estándar después de todo. Su análisis, basado en una muestra mucho más grande de 300 galaxias, confirmó con una confianza extremadamente alta (99.999 %) que estas supernovas se ven fuertemente afectadas por la edad de sus estrellas progenitoras.

Por un lado, las supernovas de poblaciones estelares «más jóvenes» parecen sistemáticamente «más débiles». Por otro, las supernovas de poblaciones estelares «más antiguas» parecen «más brillantes».

De acuerdo a los investigadores, esto sugiere que el oscurecimiento de las supernovas distantes —que llevó a la conclusión de la aceleración— no se debe solo a efectos cosmológicos, sino también a este sesgo astrofísico.

Un nuevo modelo para el cosmos

Cuando el equipo corrigió este sesgo sistemático en los datos, sucedió algo notable: los datos de las supernovas ya no coincidían con el modelo cosmológico estándar (Lambda-CDM), que asume una energía oscura constante y una expansión acelerada.

En cambio, los datos corregidos se alinearon mucho mejor con los resultados de otros métodos de medición, como las Oscilaciones Acústicas de Bariones (BAO) —esencialmente el sonido del Big Bang— y los datos del Fondo Cósmico de Microondas (CMB).

El diagrama de residuos de Hubble antes (arriba) y después (abajo) de la corrección del sesgo de edad. Las correcciones se aplican a los datos de supernovas del proyecto Dark Energy Survey. Tras la corrección, el conjunto de datos ya no respalda el modelo Lambda-CDM (línea roja) con una constante cosmológica, sino que se ajusta mejor a un modelo de energía oscura variable en el tiempo favorecido por un análisis combinado que utiliza únicamente datos de oscilaciones acústicas de bariones y del fondo cósmico de microondas (línea azul). Crédito: Son et al.

Tanto los datos corregidos de las supernovas como los análisis de BAO+CMB indican que la energía oscura se debilita y evoluciona significativamente con el tiempo.

Lo más sorprendente de todo es que este análisis combinado indica que el universo «no se está acelerando hoy», sino que ya ha hecho la transición a un estado de expansión desacelerada.

Este diagrama muestra cómo el universo parece estar en un estado de expansión desacelerada (línea roja). La línea vertical punteada marca la época actual, mientras que la línea negra muestra la predicción del modelo Lambda-CDM. Las líneas verde y roja representan el modelo del nuevo estudio antes (verde) y después (roja) de la corrección del sesgo de edad, lo cual es coherente con los datos de las oscilaciones acústicas de bariones y del fondo cósmico de microondas (línea azul). Crédito: Son et al.

«Nuestro análisis muestra que el universo ya ha entrado hoy en una fase de desaceleración», reiteró el profesor Lee.

El futuro: El Observatorio Vera C. Rubin

El equipo de Yonsei ya está realizando una «prueba libre de evolución» para confirmar sus resultados.

La prueba definitiva, no obstante, llegará en los próximos cinco años con el Observatorio Vera C. Rubin. Situado en los Andes chilenos y equipado con la cámara digital más potente del mundo, el observatorio descubrirá más de 20.000 nuevas galaxias anfitrionas de supernovas.

Según Chul Chung, co-líder del estudio, estas mediciones «permitirán una prueba mucho más robusta y definitiva de la cosmología de supernovas», arrojando finalmente luz sobre la verdadera naturaleza de la energía oscura y el destino final del universo.

Fuente: RAS. Edición: MP.