El gran físico ruso y el premio Nobel Lev Landau Una vez comentó que “los cosmólogos a menudo están en error, pero nunca en duda”. Al estudiar la historia del universo en sí, siempre existe la posibilidad de que nos haya equivocado todo, pero nunca dejamos que esto se interponga en el camino de nuestras consultas.
El mes pasado, un presione soltar Anunciados hallazgos innovadores del instrumento de espectroscopía de energía oscura (Desi), que se instala en el telescopio Mayall en Arizona. Esta vasta encuesta, que contiene las posiciones de 15 millones de galaxias, constituye el mapeo tridimensional más grande del universo hasta la fecha. Para el contexto, la luz de las galaxias más remotas registradas en el catálogo Desi se emitió hace 11 mil millones de años, cuando el universo period aproximadamente una quinta parte de su edad precise.
Los investigadores de DESi estudiaron una característica en la distribución de galaxias que llaman los astrónomos “Oscilaciones acústicas de Baryon. ” Al compararlo con las observaciones del universo y las supernovas tempranas, han podido sugerir que la energía oscura, la fuerza misteriosa que impulsa la expansión de nuestro universo, no es constante a lo largo de la historia del universo.
Una versión optimista de la situación es que tarde o temprano se descubrirá la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura. Los primeros vislumbres de los resultados de Desi ofrecen al menos una pequeña astilla de esperanza de lograr esto.
El inventario cósmico: los diferentes componentes del universo derivados de las observaciones satelitales Planck de la CMB. Imagen de Jones, Martínez y Trimble, ‘La reinvención de la ciencia’. CC BY-SA
Sin embargo, eso podría no suceder. Podríamos buscar y no avanzar en la comprensión de la situación. Si eso sucede, tendríamos que repensar no solo nuestra investigación, sino también el Estudio de la cosmología misma. Tendríamos que encontrar un modelo cosmológico completamente nuevo, uno que funcione tan bien como nuestro precise, pero que también explique esta discrepancia. No hace falta decir que sería una tarea difícil.
Para muchos que estén interesados en la ciencia, esta es una perspectiva emocionante y potencialmente revolucionaria. Sin embargo, este tipo de reinvención de la cosmología, y de hecho toda la ciencia, no es nuevo, como se argumenta en el libro de 2023 La reinvención de la ciencia.
La búsqueda de dos números
En 1970, Allan Sandage escribió un papel muy citado señalando dos números que nos acercan a las respuestas sobre la naturaleza de la expansión cósmica. Su objetivo period medirlos y descubrir cómo cambian con el tiempo cósmico. Esos números son el Hubble constante, h₀ y el parámetro de desaceleraciónQ₀.
El primero de estos dos números nos cube qué tan rápido se está expandiendo el universo. El segundo es la firma de la gravedad: como una fuerza atractiva, la gravedad debería estar tirando contra la expansión cósmica. Algunos datos han mostrado una desviación del Ley Hubble-Lemaîtredel cual el segundo número de Sandage, Q₀, es una medida.
No se pudo encontrar una desviación significativa de la línea recta de Hubble hasta que se hicieron avances en 1997 por Saul perlmutter‘s Proyecto de Cosmología de Supernova y el Equipo de búsqueda de SN de alta Z dirigido por Adam Riess y Brian Schmidt. El objetivo de estos proyectos period buscar y seguir a las supernovas explotando en galaxias muy distantes.
Estos proyectos encontraron una clara desviación de la línea recta easy de la ley Hubble-Lemaître, pero con una diferencia importante: la expansión del universo es acelerador, no desacelerado. Perlmutter, Riess y Schmidt atribuyeron esta desviación a Einstein’s constante cosmológicaque está representado por la letra griega lambda, λ, y está relacionado con el parámetro de desaceleración.
Su trabajo les valió el Premio Nobel de Física 2011.
Energía oscura: 70% del universo
Sorprendentemente, este lambda-Matter, también conocido como energía oscura, es el componente dominante del universo. Ha estado acelerando la expansión del universo hasta el punto en que se anula la fuerza de la gravedad, y representa casi el 70 por ciento de la densidad complete del universo.
Sabemos poco o nada sobre la constante cosmológica, λ. De hecho, ni siquiera sabemos que es una constante. Einstein dijo por primera vez que había un campo de energía constante cuando creó su primer modelo cosmológico derivado de la relatividad normal en 1917, pero su solución no se estaba expandiendo ni contraer. Period estático e inmutable, por lo que el campo tenía que ser constante.
La construcción de modelos más sofisticados que contenía este campo constante period una tarea más fácil: fueron derivados por el físico belga Georges lemaîtreun amigo de Einstein’s. Los modelos de cosmología estándar de hoy se basan en el trabajo de Lemaître y se conocen como materia oscura fría (Λcdm) modelos.
Las mediciones DESI por sí mismas son completamente consistentes con este modelo. Sin embargo, combinándolos con observaciones del fondo cósmico de microondas y supernovasel mejor modelo de ajuste es uno que involucra una energía oscura que evolucionó durante el tiempo cósmico y que (potencialmente) ya no será dominante en el futuro. En resumen, esto significaría que la constante cosmológica no explica la energía oscura.
El gran crujido
En 1988, el Premio Nobel de Física 2019 Pje Peebles escribió un artículo con Bharat Ratra Sobre la posibilidad de que haya una constante cosmológica que varíe con el tiempo. Cuando publicaron este documento, no había un cuerpo de opinión serio sobre λ.
Esta es una sugerencia atractiva. En este caso, la fase precise de expansión acelerada sería transitoria y terminaría en algún momento en el futuro. Otras fases en la historia cósmica han tenido un comienzo y un ultimate: la inflación, la period dominada por la radiación, la period dominada por la materia, and so forth.
Por lo tanto, el dominio precise de la energía oscura puede disminuir durante el tiempo cósmico, lo que significa que no sería una constante cosmológica. El nuevo paradigma implicaría que la expansión precise del universo podría finalmente invertirse en un “Gran crujido. “
Otros cosmólogos son más cautelosos, sobre todo Carl Saganque sabiamente dijo que “Las reclamaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria. ” Es essential tener múltiples líneas de evidencia independientes que apunten a la misma conclusión.
Las respuestas pueden provenir de uno de los proyectos en curso de hoy, no solo desi sino también Euclides y J-Pas—As que pretenden explorar la naturaleza de la energía oscura a través del mapeo de galaxias a gran escala.
Si bien el funcionamiento del cosmos en sí está en debate, una cosa es segura: un momento fascinante para la cosmología está en el horizonte.
Licia Verde recibe fondos del número de proyecto AEI (Agencia de Investigación del Estado español) PID2022-141125NB-I00, y previamente recibió fondos del Consejo Europeo de Investigación. Licia Verde es miembro del equipo de colaboración DESI.
Vicent J. Martínez recibe fondos de la Unión Europea Subsequent Generationeu y la Generalitat Valenciana en la llamada 2022 “Programa de planos de planos de los complementarios de i+d+i”, Proyecto (Val-JPas), referencia a ASFAE/2022/025, el proyecto de investigación PID2023-149420nb-i00 financiado por MICIU/AEI/10.13039/501039/501039/5011039/501039 y ERDF/UE, y el Proyecto de Excelencia Prometeo Ciprom/2023/21 de la Conselleria de Educación, Universidadas y Empleso (Generalitat Valenciana). Es miembro de la Sociedad de Astronomía Española, la Sociedad de Física Actual Española y la Royal Spanish Mathematical Society.
Bernard JT Jones y Virginia L Trimble no trabajan, consultan, poseen acciones o reciben fondos de cualquier empresa u organización que se beneficie de este artículo, y no hayan revelado afiliaciones relevantes más allá de su nombramiento académico.
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