El Universo tiene alrededor de 13 mil 700 millones de años. Hace tres lustros la humanidad sólo había detectado la posición y velocidad de 10 mil galaxias, pero ahora el proyecto internacional Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) pretende medir, con cinco mil fibras ópticas, 30 millones de galaxias y cuásares para averiguar más sobre las propiedades de la energía y materia oscuras, que constituyen el 96 por ciento del cosmos.

Para determinarlas e identificar dónde y cómo se empezaron a formar estructuras, cuásares y galaxias, así como para crear un mapa tridimensional del Universo, surgió el DESI, en el que participan 150 expertos de varias universidades y dependencias científicas de Estados Unidos, Inglaterra, Francia, España y México (con ocho investigadores, cuatro de la UNAM).

El proyecto utilizará el telescopio Mayall del Observatorio Nacional de Kitt Peak de Arizona, de cuatro metros de diámetro, equipado con espectrógrafos que ayudarán a detectar la dinámica de la energía oscura mediante el cálculo de la distancia y ubicación de las galaxias, explicó en conferencia de medios Axel de la Macorra, investigador del Instituto de Física (IF) de esta casa de estudios y líder del grupo mexicano, al que también pertenecen Mariana Vargas, del IF, así como Miguel Alcubierre y Octavio Valenzuela, de los institutos de Ciencias Nucleares (ICN) y de Astronomía (IA), respectivamente.

De igual manera participan Jorge Cervantes, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ); Tonatiuh Matos, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), además de Gustavo Niz y Luis Ureña, de la Universidad de Guanajuato campus León.

En el auditorio Alejandra Jáidar del IF, De la Macorra explicó que las observaciones, que iniciarán en enero de 2019 y tendrán sus primeros resultados en 10 años, se llevarán a cabo con el telescopio que en cada una de sus cinco mil fibras ópticas tiene una cámara para fotografiar cinco mil objetos cósmicos, segundo a segundo.

Con una descripción de la distribución y los movimientos de las galaxias se podrán comprobar las propiedades de la materia y energía oscuras, no detectables a simple vista, pero percibidas por sus efectos gravitacionales.

“Hoy tenemos un mapa inexacto del Universo, similar al de la Tierra en el siglo XVI, por lo que queremos generar uno de alta calidad, tanto en la posición como en la velocidad de millones de galaxias. Con el DESI crearemos uno tridimensional más grande, a distancias y tiempos lejanos nunca antes medidos, con una enorme precisión”, detalló.

Por su parte, Jorge Cervantes explicó que el estudio intentará comprobar la validez de la Relatividad General de Albert Einstein a escala astronómica, algo nunca hecho a esa magnitud.

Nubes en el espacio

“¿Cómo podemos ver lo invisible y medir la velocidad del viento desde la Tierra? ¡Muy fácil! Ponemos nubes en el cielo y vemos cómo se mueven; esto es justo lo que hacemos. Las nubes son las galaxias y el viento es nuestro universo”, ejemplificó De la Macorra.

En 1998, los científicos determinaron que el Universo se expande cada vez más rápido, es decir, presenta una aceleración no explicable a partir del comportamiento de protones, neutrones, electrones y fotones.

Al respecto, han surgido teorías que postulan la existencia de energía oscura, un 68 por ciento, que explicarían la aceleración referida, y de materia oscura, que representa un 28; el porcentaje restante corresponde a los protones, neutrones y electrones de las partículas de las que estamos hechos.

Con esta investigación se pretende determinar la dinámica del Universo a través de las galaxias, del mismo modo en que, por ejemplo, es posible determinar la velocidad del viento en el cielo (que a diferentes alturas puede ser distinta) por medio del movimiento de las nubes.

Para hacer esto a nivel astronómico existe una propiedad asociada a la época en que los fotones dejaron de interaccionar con los electrones y protones. A este periodo se le llama la “última dispersión” y deja en el cosmos una huella dactilar.

Esta suerte de “impresión dejada por la yema de los dedos” se puede observar, por un lado, a través de la luz, en la radiación de fondo cósmica y, por el otro, en la distribución de las galaxias (formadas por protones, neutrones y electrones).

A la distancia característica entre estas últimas se le llama “picos acústicos bariónicos”, y al medirla a diferentes tiempos cósmicos es factible determinar la dinámica del Universo y de la energía oscura.

Predicción

Para De la Macorra existen dos vertientes sobre las hipótesis de esta investigación. La primera asevera que la oscura es una energía con presión negativa, que bien podría ser una constante cosmológica, pero aún hay que explicar su origen y por qué domina al Universo justo ahora. La segunda afirma que la Teoría de la Relatividad podría tener modificaciones.

“En el proyecto DESI podremos determinar si hay desviaciones de la propuesta de Einstein a escalas nunca antes medidas”, remarcó.

El académico ha planteado un modelo de energía oscura basado en una partícula escalar, semejante a los piones, que la genera. No obstante, hay propuestas alternativas que funcionarían como energía oscura, pero cada una predice propiedades diferentes. Por ello, es necesario determinar las características del Universo de manera precisa, algo que se logrará a través del DESI, subrayó.

Independientemente de qué teoría prevalezca, obtendremos información como nunca antes. Además, al observar y crear un mapa tridimensional de las galaxias podremos conocer la distribución de la materia oscura y, por lo tanto, lograremos ver las entrañas del Universo, concluyó.