El universo,¡No estamos en un lugar privilegiado!

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Miercoles 30 de marzo de 2011

Datos observacionales parecen rechazar la idea de que la los efectos atribuidos a la supuesta energía oscura se deberían a que ocupamos una posición privilegiada en el Cosmos. Desde que hace unos años se descubriera el extraño comportamiento cosmológico, según el cual la expansión del espacio parece estar acelerándose, se ha intentado explicar la naturaleza del agente que lo produce. Es lo que se ha llamado energía oscura sin saber muy bien en qué consiste, aunque parece estar bien descrita por una constante cosmológica, concepto que ya introdujo Einstein hace casi 100 años. Sería algo que llenaría todo el espacio con una fuerza repulsiva que se opondría a la gravedad.

La expansión acelerada descansa en medidas observacionales de supernovas de tipo Ia situadas en otras galaxias, explosiones estelares que actúan de candelas estándar al seguir su curva de brillo un patrón temporal que es bien conocido.

Según la Relatividad General la capacidad de frenar la expansión del espacio depende del contenido de materia del mismo. Si hay poca masa-energía la gravedad no podrá frenar mucho esa expansión y si hay mucha masa-energía la gravedad frena la expansión, llegándose a detener dicha expansión para una densidad crítica determinada.

Desde hace un tiempo se viene especulando con la posibilidad de que la energía oscura no exista y que los efectos que observamos sean producidos por una posición nuestra especial en el Cosmos. Según esta hipótesis, nuestra galaxia estaría en el centro de un lugar del Universo particularmente vacío de galaxias, la densidad de materia sería, por tanto, inferior al promedio y por eso nos parecería que las otras galaxias se alejan de nosotros a una velocidad cada vez mayor. La expansión acelerada del Cosmos sería una ilusión. Pero esta hipótesis contradice dos presupuestos, uno filosófico y otro importante de la Cosmología moderna.

Según la tradición histórica que empezó con Copérnico nuestra posición en el Universo no es privilegiada. El centro del sistema solar está ocupado por el Sol y no por la Tierra. Esto sería el principio copernicano (principio filosófico), que nos ha guiado durante todos estos años.

Además, según el principio cosmológico, el Universo es homogéneo e isótropo (igual en cualquier punto y en cualquier dirección). El bloque fundamental que construiría el Universo serían los cúmulos de galaxias y por encima de esa escala, el Universo sería a groso modo estructuralmente aburrido. Si no se asume este principio es muy difícil aplicar nuestras teorías al Universo en su conjunto, ya que los “ladrillos” que los constituirían serían de un tamaño comparable al del mismo Universo. Un hueco en la estructura a gran escala del Universo perjudicaría la homogeneidad e isotropía del Universo (estemos no dentro de él). La energía oscura sería compatible con ambas cosas, pero el supuesto vacío estaría en contra de ambos principios o postulados.

Ahora, astrónomos trabajando con el telescopio espacial Hubble han deducido que la hipótesis de la posición privilegiada no es compatible con los datos obtenidos. El vacío o hueco cósmico no existiría.

El líder del proyecto, Adam Riess del Space Telescope Science Institute, dice que han usado la cámara del Hubble de manera similar a como un policía usa el radar para cazar automóviles circulando a mayor velocidad que la legal, pero que en este caso se trata de galaxias. “Parece que la energía oscura está apretando el pedal del acelerador”, añade.

Este equipo de investigadores ha trabajado para refinar la precisión con la que se conoce la constante Hubble y que, al fin y al cabo, caracteriza la expansión cosmológica y, por tanto, el comportamiento de la energía oscura. Han conseguido medir el valor actual (pues cambia en el tiempo) de esta constante con una precisión del 3,3%. Estas nuevas medidas reducen en un 30% el margen de error que había en las medidas previas que tomó el telescopio Hubble en 2009.

Midieron las distancias a galaxias tanto cerca como lejos de la Vía Láctea usando candelas estándar (brillo intrínseco, cefeidas variables y supernovas de tipo Ia) y compararon las distancias obtenidas con la velocidad de recesión aparente debido a la expansión del espacio (medible directamente por el corrimiento al rojo). Para la tarea usaron la cámara WFC3 del Hubble que, según Lucas Macri, es la mejor cámara con la que cuenta este telescopio.

La hipótesis del vacío cósmico concordaría con las medidas de supernova Ia si el ritmo de expansión fuera de 60 km/s por Megaparsec o menos (1 Mpc= 3,26 millones de años luz). Con las medidas que se tenían hasta ahora esta situación caía dentro de los márgenes de error y por tanto la hipótesis del vacío podría ser cierta. Los nuevos datos arrojan un resultado para la constante de Hubble de 74±2,4 km/s por Megaparsec. Por tanto, los datos ya no pueden concordar con la hipótesis del hueco cósmico.

Subir Sarkar, de University of Oxford y uno de los que propusieron la hipótesis del vacío cósmico, dice que los nuevos datos no son fatales para su teoría. Según él, el nuevo trabajo está muy bien hecho, pero que en los modelos hay suficiente flexibilidad como para acomodar los nuevos datos. En particular, los modelos de vacíos cósmicos estudiados por Tirthabir Biswas, de Saint Cloud State University, y sus colaboradores permitirían mayores ritmos de expansión compatibles con la hipótesis del hueco cósmico si en el hueco la densidad de materia es variable.

Podemos todavía sentirnos más cómodos con el modelo de vacío cósmico local complejo y creer que es mejor que invocar una energía de naturaleza desconocida. Pero si nos decantamos por la energía oscura los nuevos resultados refutan la hipótesis del vacío local y suponen un bonito ejemplo de falsabilidad en el método científico.

Pero este resultado tiene un significado filosófico un poco triste. En un futuro lejano, el Universo se disolverá en la nada con una expansión cada vez más rápida. Las galaxias y sus cúmulos desaparecerán, e incluso a cualquier civilización que surja en ese remoto futuro ni siquiera le quedarán pruebas observacionales para hacer Cosmología o deducir que una vez hubo un Big Bang. Visto así quizás no vivamos en un lugar privilegiado, pero sí en un tiempo privilegiado, pues es justo el momento cosmológico en el que la expansión del Universo ha empezado a acelerarse.
Neofronteras