A unos seis mil millones de años luz de distancia, a algo menos de la mitad del tiempo hacia el Big Bang, el universo estaba experimentando un cambio diferencial, pues hasta entonces estaba retenido por la atracción gravitatoria mutua de toda la materia que contiene, el universo se estaba expandiendo cada vez más lentamente. Entonces, como la materia se alejaba hacia afuera y con ello la disminución de su densidad, la energía oscura se hizo cargo y la expansión comenzó a acelerarse.
La acelerada expansión fue anunciada en 1998 tanto por el equipo de investigación del Supernova Cosmology Project (SCP) con sede en Berkeley Lab y el equipo High z Supernova Search. Este descubrimiento que dio lugar en 2011 al Premio Nobel de Física para el Dr. Saúl Perlmutter del SCP y los miembros del equipo Hight z, Brian Schmidt y Adam Riess. En la misma señalaban que la aceleración de la expansión del universo puede ser consecuencia de una fuerza desconocida denominada "energía oscura" o que, la energía oscura puede ser sólo una manera de decir que no entendemos como la gravedad funciona de verdad.
El primer paso para descubrir es el de establecer un historial detallado de la expansión. A diferencia de las búsquedas de supernovas, que dependen de la luminosidad de las estrellas en explosión, aquí se emplea una técnica llamada oscilación acústica de bariones (OAB - BAO en inglés) para determinar las distancias a lejanas galaxias .
La OAB mide el ángulo a través del cielo de las estructuras de tamaño conocido, los picos donde las galaxias se agrupan con mayor densidad en la red de filamentos y vacíos que llenan el universo. Dado que estos picos de densidad se repiten con regularidad, el ángulo entre los pares apropiados de las galaxias con la mayor precisión de medición de la Tierra revela su distancia - más estrecho es el ángulo aparente, cuanto más lejos están.
Conocer la distancia a un objeto cuenta su edad, así, ya que su luz viaja de allá para acá a una velocidad conocida. Y el corrimiento al rojo de la luz revela como el universo se ha expandido desde entonces, la expansión se extiende el espacio mismo, la longitud de onda de la luz que viaja a través del espacio hacia la Tierra se extiende proporcionalmente, cada vez más roja y revelar la expansión del universo ya que la luz dejó su fuente.
Hemos hecho mediciones de precisión de la estructura a gran escala del universo de cinco a siete mil millones de años; sin embargo, es la mejor medida del tamaño de cualquier cosa fuera de la Vía Láctea", señalo David Schlegel, de la División de Física en el Departamento de EE.UU. del Laboratorio Nacional de Energía Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), investigador principal. Estamos llevando a cabo a las distancias desde que la energía oscura se activo, desde donde podemos empezar a hacer experimentos para averiguar qué está causando la expansión acelerada.
"Primeros grandes resultados cosmológicos establecen las exactas posiciones tridimensionales de 327,349 galaxias masivas a través de 3.275 grados cuadrados del cielo, llegando tan lejos como corrimiento al rojo de 0,7, el mayor ejemplo del universo jamás sondeado en esta alta densidad", precisa Martín Blanco de la División de Física del Laboratorio Berkeley, profesor de física y astronomía en la Universidad de California en Berkeley y presidente de los equipos de investigación de ciencias de BOSS. El desplazamiento al rojo promedio es de 0,57, equivalente a unos seis millones de años luz de distancia con una precisión de 1,7% (2.094 megaparsecs más o menos 34 megaparsecs) la restricción de distancia más preciso jamás obtenido de un estudio de galaxias."
El origen de OAB (o BAO en inglés), la agrupación regular de la materia ordinaria (denominados bariones "por convención astronómica), fue la presión de las ondas de sonido ("acoustic") que se mueve a través del universo cuando era todavía estaba tan caliente que la luz y la materia se mezclaron en una especie de sopa, en la que las ondas sonoras crean áreas de densidad variable regularmente ("oscilación"). Por 380.000 años después del Big Bang, la expansión se había enfriado lo suficiente para la sopa de la materia ordinaria se condense en los átomos de hidrógeno (la materia oscura invisible, también fue parte de esa sopa) y la luz en su camino por separado.
Según la investigación, los datos de agrupamiento de las galaxias y el corrimiento hacia el rojo se puede aplicar no sólo a OAB, sino también a una técnica separada llamada "distorsiones espaciales corrimiento al rojo" - una prueba directa de la gravedad que mide qué tan rápido se están moviendo las galaxias vecinas para formar cúmulos de galaxias.
¿Qué pasa si la energía oscura no es una fuerza desconocida o una sustancia, sino una deficiencia de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, nuestra mejor teoría y también sobre la teoría de la gravedad? La Relatividad General predice que tan rápido las galaxias deberían estar avanzando hacia uno al otro en los cúmulos de galaxias, y, en su conjunto, la rapidez con la estructura del universo debe ser cada vez mayor. Cualquier desviación de las predicciones que significaría que la teoría es errónea.
Dependemos del corrimiento al rojo para conocer las tasas de expansión y como la estructura fue creciendo en diferentes momentos en el pasado, señala Beth Reid, Miembro de Hubble en el Lawrence Berkeley National Laboratory, que dirigió el estudio de las distorsiones del espacio en el corrimiento al rojo. Un detalle importante es que los desplazamientos hacia el rojo no son uniformes. Las galaxias son arrastradas en el flujo de Hubble como el universo se expande, pero también tienen sus propias velocidades. La galaxias tienden a caer hacia las regiones más densas, por ejemplo. Debido a que los que están en el otro lado de una densa región están viniendo hacia nosotros, su desplazamiento hacia el rojo hace que se vean más cerca de lo que realmente son, lo opuesto es cierto para las galaxias en el lado más cercano, que se están quedando lejos de nosotros, se ven más lejos ".
El análisis estadístico de los desplazamientos hacia el rojo de los cientos de miles de galaxias en el conjunto de datos, puede tener en cuenta las peculiaridades de la variación local y aún así producir una medida fiable de la distancia, el ritmo de expansión de Hubble, y la tasa de crecimiento de la estructura en el universo. Con estas técnicas, Reid y sus colegas han medido la gravedad en una escala de 100 millones de años luz, mucho mayor que la medida de la gravedad más precisa, sin embargo, que se basa en la distancia desde la Tierra a la Luna.
Estas medidas se han obtenido con el telescopio de gran campo de Sloan en el Observatorio Apache Point en Nuevo México, diseñado especialmente para estudios de galaxias.
El telescopio de 2,5 metros de Sloan sigue siendo el mecanismo más importante del mundo de campo amplio de espectroscopia, ya que utiliza fibra óptica que son alimentados por espectrógrafos, que ofrecen una ventaja numérica enorme, dice Natalie Roe, director de la División de Física del Laboratorio Berkeley y científico instrumento para el jefe, que dirigió la construcción de los nuevos espectrógrafos.
Todos los datos recogidos por los flujos a través de una tubería de procesamiento de datos, los convierte en algo que se puede utilizar como catálogos de los cientos de miles de galaxias, con el tiempo más de un millón, cada uno identificado por sus dos dimensiones posiciones en el cielo y sus corrimientos hacia el rojo. Los datos se procesan y se almacenan en el clúster informático de Riemann, operado por High-Performance Computing del Laboratorio de Berkeley.
La información recolectada actual de los trabajos se basa en menos de una cuarta parte de la base de datos que se seguirá ampliando hasta que el estudio termine en 2014. Hasta ahora, todas las líneas de servicio de información hacia el "modelo de concordancia" del universo: El universo "plano" (Euclides) que floreció desde el big bang hace 13.7 mil millones de años, una cuarta parte de lo que es la materia oscura fría - además de un pequeño porcentaje visible, la materia ordinaria, bariónica (la materia de la que estamos hechos). Todo el resto se cree que es la energía oscura en forma de constante cosmológica de Einstein: una energía pequeña, pero irreductible de origen extraño que se extiende continuamente el espacio mismo.
Pero es demasiado pronto para pensar que es el final de la historia. "En base a las observaciones limitadas de energía oscura que hemos hecho hasta ahora, la constante cosmológica puede ser la explicación más simple, pero en realidad, la constante cosmológica no se ha probado en absoluto. Es consistente con los datos, pero en realidad sólo tienen un poco de los datos. Sólo estamos empezando a explorar los tiempos en que la energía oscura se activo. Si no hay sorpresas están al acecho allí, esperamos encontrarlos.
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