Una ilustración de la energía oscura expandiendo una estructura cósmica que se asemeja al símbolo del infinito(Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
2024 fue un gran año para la ciencia espacial en muchos sentidos, pero puede que resulte ser el más importante para el «ingrediente» más inquietante y misterioso del universo, la energía oscura, desde su descubrimiento hace casi tres décadas. Este fue el primer año en que los científicos obtuvieron un indicio observacional emocionante de que la fuerza que impulsa la expansión acelerada del cosmos podría estar «creciendo».
La energía oscura es un grave problema para los científicos. Representa el 68% del presupuesto total materia-energía del universo y es la fuerza que impulsa la aceleración de la expansión del universo. Este fenómeno es distinto de la inflación primitiva del universo provocada por el Big Bang, que casi se detuvo cuando la energía oscura tomó el relevo.
Para entender por qué es tan preocupante, imaginemos que damos un empujón a un niño en un columpio, observamos cómo se detiene su movimiento y, a continuación, sin motivo aparente, vuelve a columpiarse, y este movimiento es cada vez más rápido.
Esta aceleración tardía fue descubierta en 1998 por dos equipos de astrónomos que realizaban mediciones de distancia a partir de supernovas en galaxias lejanas. La «energía oscura» no era más que un nombre provisional dado a la fuerza que impulsaba esta aceleración, con la esperanza de que, con el tiempo, surgiera un concepto y un nombre más precisos.
Sin embargo, la energía oscura ha permanecido en nuestra receta del universo y su presencia nos recuerda que el ingrediente principal del cosmos sigue siendo un misterio. Puede compararse con la mezcla secreta de hierbas y especias del Coronel Sanders, pero es más parecido a comer en KFC y no saber qué es el pollo ni de dónde viene. Realmente inquietante.
Aunque 2024 no proporcionó una respuesta más concluyente a este misterio que cualquiera de los 25 años anteriores, ha aparecido una grieta significativa en la armadura de la energía oscura, un indicio tentador que podría poner a los científicos en el camino correcto para resolver este acuciante rompecabezas cosmológico.
2024 fue el año de DESI
Estas nuevas pistas sobre la energía oscura son el resultado del primer año de datos proporcionados por el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que dio lugar a uno de los mapas más profundos del cosmos jamás construidos.
Los 5.000 ojos robóticos del DESI recogen la luz de millones de galaxias en más de un tercio del cielo de la Tierra y la descomponen en un espectro de colores. Los datos de DESI han permitido a los científicos medir el cambio en las longitudes de onda de la luz de galaxias lejanas a medida que se alejan de nosotros en el tejido en expansión del espacio-tiempo, un fenómeno llamado «corrimiento al rojo.»
Los resultados de
DESI dieron a los científicos una pista de que la energía oscura está cambiando con el tiempo. En concreto, parece que esta misteriosa fuerza se está debilitando.
Esto es significativo, ya que en nuestro mejor modelo actual de cosmología -el Modelo Estándar o el modelo de Materia Oscura Fría Lambda (LCDM)- la energía oscura está representada por la constante cosmológica (marcada con la letra griega lambda). Se supone que la constante cosmológica es constante a lo largo del tiempo en el modelo LCDM.
«La publicación de estos resultados fue un gran día para la cosmología, ya que apuntan a un efecto “decreciente” de la energía oscura a lo largo del tiempo, lo que significa que está evolucionando y, por lo tanto, no es constante después de todo», declaró a universeexpedition.com Luz Ángela García Peñaloza, ex miembro del equipo DESI y cosmóloga de la Universidad ECCI de Colombia, en abril de 2024, cuando se conocieron los datos del DESI. «El descubrimiento de la energía oscura en evolución sería tan revolucionario como el descubrimiento de la expansión acelerada del propio universo si se confirma con datos futuros».
universeexpedition.com se puso al día con García Peñaloza para reflexionar sobre el impacto de este descubrimiento más allá y discutir cómo los cosmólogos del futuro pueden mirar hacia atrás en 2024.
«Hasta este año, la mayoría de las observaciones coincidían en que la energía oscura era la constante cosmológica. Sin embargo, 2024 estuvo lleno de indicios que apuntaban a que esto podría no ser así», dijo García Peñaloza. «Varios sondeos cósmicos han desaconsejado la constante cosmológica y, en cambio, están mostrando resultados prometedores para que la energía oscura evolucione en el tiempo».
¡La energía oscura se vuelve dinámica!
La insinuación de que la energía oscura podría estar debilitándose, o cambiando de algún modo, supuso una auténtica conmoción para los cosmólogos. Como señaló García Peñaloza, hasta ahora, las observaciones habían sido coherentes con una «ecuación de estado» para el universo en la que la constante cosmológica y, por tanto, la energía oscura son constantes a lo largo del tiempo.
García Peñaloza dijo que esta desviación de esa consistencia «abre la ventana» a modelos del cosmos que incluyan un tipo de energía oscura que varíe con el tiempo. Eso podría significar el fin de la constante cosmológica y la aparición de la «energía oscura dinámica».
Una idea de energía oscura dinámica que García Peñaloza defendía incluso antes de conocer los resultados del DESI era un modelo de «energía oscura primitiva» (EDE). Esta idea gira en torno al hecho de que, aunque la energía oscura domina el universo en la actualidad, no siempre fue así.
Hasta hace unos 4.000 o 5.000 millones de años, la materia dominaba el universo y, antes de eso, la radiación que impulsaba la inflación relacionada con el BIg Bang había sido la reina. Los modelos EDE sugieren que la energía oscura no surgió de la nada y empezó a dominar el cosmos cuando éste tenía entre 9.000 y 10.000 millones de años.
Eso significa que es dinámico y cambiante. Los primeros datos del DESI parecen respaldar ese concepto.
Diagrama de la evolución del universo que muestra la época actual dominada por la energía oscura. Pero, ¿esta misteriosa fuerza ha estado ahí todo el tiempo? (Crédito de la imagen: NASA/WMAP Science Team/Art by Dana Berry)
Los cosmólogos no estarán tan tristes de ver el fin de la constante cosmológica, si resulta que la energía oscura está realmente evolucionando.
Las predicciones teóricas de la constante cosmológica, que representa la «energía del vacío» del espacio, difieren de las observaciones de este valor hasta en 10 a la potencia 121 (es decir, 10 seguido de 120 ceros).
No es de extrañar que la constante cosmológica haya sido un quebradero de cabeza para los cosmólogos durante décadas y que se haya descrito como «la peor predicción teórica de la historia de la física.»
Pero no eliminemos lambda de la mesa demasiado rápido. Se necesitarán más datos para derribar este modelo. ¡Y los datos que podrían hacerlo ya están en camino!
Los cosmólogos estuvieron más cerca de librarse de lambda en 2024 (Crédito de la imagen: Robert Lea)
El sondeo DESI comenzó a operar desde el telescopio Mayall en la cima de Kitt Peak, cerca de Tucson (Arizona), en 2021, y está previsto que funcione durante cinco años, concluyendo en 2026. Resulta emocionante que los resultados que hemos analizado ya apuntan a un cambio de paradigma para la ciencia de la energía oscura que surgió a partir del primer año de resultados.
Para desencadenar un importante replanteamiento de la energía oscura, los científicos necesitarán ver más datos que sugieran que este ingrediente del cosmos cambia con el tiempo. Afortunadamente, los datos de los años 2 y 3 del DESI se esperan para la primavera de 2025.
«La energía oscura dinámica podría ser más compatible con las observaciones de DESI Año 1 de lo que lo es la constante cosmológica», afirma García Peñaloza. «Dicho esto, aún no es concluyente; son sólo indicios que favorecen a la energía oscura como [fenómeno] en evolución frente al candidato cosmológico estándar. Sin embargo, es bastante emocionante».
«Quizá aún sea demasiado pronto para decir que estamos resolviendo este misterio, pero yo diría que ahora sabemos un poco más sobre el comportamiento de este ingrediente desconocido.»
García Peñaloza explicó qué avances en la ciencia de la energía oscura prevé para el próximo año. El DESI recibirá ayuda en su búsqueda para desvelar los secretos de la energía oscura, dijo, en forma de más datos del telescopio espacial Euclid. El «detective de la energía oscura» de la Agencia Espacial Europea (ESA) se lanzó en julio de 2023 y, desde octubre de ese año, ha dejado boquiabiertos a los científicos con sus asombrosas imágenes del cosmos. El año que viene, podría hacer lo mismo con datos concretos.
«En primer lugar, Euclid dará a conocer los primeros conjuntos de datos, algo que la comunidad esperaba desde hace tiempo. Además, otros proxies del universo a grandes escalas publicarán sus resultados que complementan los recientes descubrimientos del telescopio espacial James Webb», concluye García Peñaloza. «Las simulaciones numéricas de alta resolución más actualizadas seguirán abriendo nuevas pistas sobre qué es la energía oscura y probablemente abrirán nuevas preguntas que desconocemos sobre el vínculo de la energía oscura con otros fenómenos cosmológicos.»
Como el universo mismo, ¡nuestra emoción por 2025 y la ciencia que nos deparará crece a un ritmo acelerado!
