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Imagine plantar una semilla y ser capaz de predecir con gran precisión la altura exacta del árbol que crecerá a partir de ella. Ahora imagine poder viajar hacia el futuro y hacer una fotografía que demuestre que su predicción era correcta.
Si tomamos la semilla como el universo primitivo, y el árbol como el universo actual, podemos hacernos una idea de lo que la colaboración Dark Energy Survey (DES) acaba de hacer. En una presentación en la reunión de la American Physical Society Division of Particles and Fields en el Fermi National Accelerator Laboratory, cerca de Chicago (EE UU), investigadores del DES mostraron la medida más precisa jamás hecha de la estructura a gran escala del universo actual.
Los resultados confirman que el 26 % del universo se compone de la misteriosa materia oscura, así como de un 70 % de energía oscura, también invisible, que está causando su expansión acelerada.
Estas medidas de la cantidad y distribución de materia oscura en el cosmos actual se han hecho con una precisión que, por primera vez, rivaliza con la de las medidas del universo primitivo hechas por la misión espacial Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA). De hecho, el nuevo resultado está basado en el que hizo la Agencia Espacial Europea sobre el universo primitivo (la semilla de la metáfora).
Los nuevos resultados permiten a los científicos comprender más sobre las forma como el universo ha evolucionado durante más de 14 mil millones de años. “Por un lado es emocionante poder confirmar las predicciones del modelo estándar y aportar los resultados más precisos sobre el ritmo de crecimiento de estructuras cósmicas”, dijo Enrique Gaztañaga, investigador principal en el Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC). ”Pero todavía no hemos encontrado una pista definitiva de por qué el universo se está acelerando”.
Explorando 14 mil millones de años de historia cósmica
Paradójicamente, es más fácil medir la distribución de materia del universo en un pasado lejano de lo que es medirla hoy. En los primeros 400.000 años después del Big Bang, el universo estaba lleno de un gas incandescente, cuya luz sobrevive hasta nuestros días. El mapa de Planck de esta radiación cósmica de fondo de microondas nos da una instantánea del universo en ese momento temprano.
Desde entonces, por un lado, la gravedad de la materia oscura ha atraído la masa y ha hecho que se formen estructuras en el universo. Por otro lado, la energía oscura, con su efecto repulsivo, ha estado combatiendo la atracción de la materia. Usando el mapa de Planck como punto de partida, los cosmólogos pueden calcular con precisión cómo se ha desarrollado esta batalla entre materia y energía oscuras a lo largo de más de 14.000 millones de años.
“Con estas fantásticas medidas, DES está empezando a mostrar la enorme capacidad que tiene para producir resultados que supongan un avance importante en nuestra comprensión del universo. Los próximos años nos pueden deparar sorpresas acerca del lado oscuro del universo”, dijo Eusebio Sánchez, el investigador responsable del proyecto en el CIEMAT.
Observar el cosmos con alta precisión
El instrumento principal de DES es la Dark Energy Camera que, con 570 megapíxeles, es una de las cámaras astronómicas más potentes existentes en la actualidad, capaz de capturar imágenes digitales de galaxias a ocho mil millones de años luz de la Tierra. Los investigadores de DES usan la cámara durante cinco años para estudiar un octavo del cielo con un detalle sin precedentes. El quinto año de observación comenzará a mediados de agosto.
Los nuevos resultados publicados ayer se basan únicamente en datos recogidos durante el primer año de observación y cubren una trigésima parte del cielo. Los científicos de DES utilizaron dos métodos para medir la materia oscura. Primero, crearon mapas de posiciones de galaxias, y segundo, midieron con precisión las formas de 26 millones de galaxias lejanas para cartografiar directamente los patrones de materia oscura a lo largo de miles de millones de años luz, usando una técnica llamada lente gravitacional.
Para realizar estas medidas de alta precisión, el equipo de DES ha desarrollado nuevas técnicas para detectar las diminutas distorsiones que las lentes gravitacionales producen en las imágenes que se obtienen de las galaxias lejanas, un efecto que ni siquiera es visible al ojo humano. Las nuevas técnicas hacen posible un avance revolucionario en la comprensión de estas señales cósmicas.
Así, crearon el mapa más grande jamás hecho de la materia oscura en el cosmos. El nuevo mapa de materia oscura es diez veces más grande que el que la propia colaboración DES publicó en 2015, y será finalmente tres veces más grande de lo que es ahora cuando se incluyan todos los datos de cinco años de observación.