Observaciones preliminares hechas por el Instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI) insinúan que la aceleración de la expansión del universo no ha sido constante; en otras palabras, la energía oscura ha cambiado a lo largo de la historia del universo.

Con el cambio de milenio, los astrónomos descubrieron que el universo se ha estado expandiendo a un ritmo cada vez mayor. Esto sorprendió a la mayoría de los cosmólogos que habían asumido que la atracción de la gravedad estaba frenando la expansión del universo después del Big Bang.

En 1998 y 1999, dos equipos independientes descubrieron la aceleración midiendo las distancias a supernovas antiguas y las velocidades a las que se alejan de la Tierra. Se invocó la energía oscura, término acuñado en 1998, para proporcionar la gran cantidad de energía necesaria para esta aceleración constante. Tres líderes de esos equipos compartieron el Premio Nobel de Física de 2011 por el descubrimiento, y en el último cuarto de siglo una variedad de observaciones han respaldado la inclusión de la energía oscura en el Modelo Estándar de cosmología.

Ahora, podría producirse otro shock gracias a DESI, que fue diseñado para estudiar la expansión del universo.

Fibras ópticas controladas por robot

DESI está ubicado en el Telescopio Nicholas U Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona. Se compone de miles de fibras ópticas controladas por robots que envían luz a una serie de espectrógrafos. Esto permitió a DESI realizar un mapa extenso de galaxias y quásares en el universo. Los datos espectroscópicos proporcionan una medida de qué tan rápido se aleja una galaxia de nosotros, lo cual está determinado por el corrimiento al rojo de una galaxia.

La clave para el estudio de la energía oscura de DESI es que las galaxias no están distribuidas uniformemente por todo el universo, sino que están concentradas en regiones similares a burbujas rodeadas por un espacio más vacío. Esto es el resultado de cómo el universo primitivo se expandió y enfrió. El proceso comenzó con un plasma caliente a través del cual se propagaban ondas sonoras, creando áreas de alta y baja densidad llamadas oscilaciones acústicas bariónicas (BAO).

Finalmente, este plasma se “congeló” para crear el gas que formaría las primeras estrellas y galaxias. En las densas regiones creadas por BAO tendieron a formarse burbujas de galaxias, que se expandieron junto con el universo. Por lo tanto, el tamaño de una burbuja galáctica les dice a los astrónomos cuántos años tenía cuando nos envió su luz. El equipo también utilizó la luz de antiguos quásares para iluminar el BAO, lo que les permitió explorar más atrás en el tiempo de lo que era posible con las mediciones de galaxias.

Consejos tentadores

Al reunir la información espectroscópica y BAO, el equipo DESI pudo determinar la tasa de expansión del universo en siete puntos diferentes en el tiempo durante los últimos 11 mil millones de años. Si bien sus observaciones coinciden en términos generales con un valor constante de energía oscura, los científicos de DESI han informado tentadores indicios de alguna desviación.

"Hasta ahora, estamos viendo una coincidencia básica con nuestro mejor modelo del universo, pero también estamos viendo algunas diferencias potencialmente interesantes que podrían indicar que la energía oscura está evolucionando con el tiempo", explica el director de DESI. miguel levi, que trabaja en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Estados Unidos. "Estos pueden desaparecer o no con más datos, por lo que estamos entusiasmados de comenzar a analizar nuestro conjunto de datos de tres años pronto".

Específicamente, el equipo descubrió que sus observaciones son consistentes con la energía oscura que varía con el tiempo. Sin embargo, la significación estadística de la desviación es un poco mejor que 3σ, lo que significa que hay aproximadamente un 0.2% de posibilidades de que la observación sea una casualidad estadística. En cosmología y algunos otros campos de la física, se requiere una significancia de 5σ para un descubrimiento.

Estas observaciones se realizaron durante el primer año de funcionamiento de DESI, que se espera que estudie el universo durante al menos cinco años.

"Es sorprendente que con sólo nuestro primer año de datos, ya podamos medir la historia de la expansión de nuestro universo en siete intervalos diferentes de tiempo cósmico, cada uno con una precisión del 1 al 3%", dice el científico de Berkeley. Nathalie Palanque-Delabrouille. "El equipo realizó una enorme cantidad de trabajo para tener en cuenta las complejidades del modelado teórico e instrumental, lo que nos da confianza en la solidez de nuestros primeros resultados".

Además de arrojar nueva luz sobre la expansión del universo, DESI también ha proporcionado nueva información sobre la masa del neutrino.

Las observaciones de BAO se describen en una preimpresión en arXiv. Se pueden encontrar publicaciones relacionadas. esta página.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/baryon-acoustic-oscillations-hint-that-dark-energy-may-have-changed-over-time/