Descubrimientos de 1.500 supernovas revelan la expansión del universo

La energía oscura es la fuerza misteriosa que hace que nuestro universo se expanda a un ritmo acelerado. Las supernovas de tipo Ia proporcionaron por primera vez evidencia de esta expansión acelerada a finales de los años 1990. En ese momento, los investigadores tenían a su disposición datos de 52 supernovas distantes para revolucionar la visión cosmológica del mundo. Ahora un equipo del Dark Energy Survey presenta su análisis de más de 1.500 supernovas de Tipo Ia, que les permitirá comprender con mayor precisión la expansión del universo y probar el modelo estándar de cosmología. El estudio debería aparecer en la revista científica “The Astrophysical Journal”.

En el marco del Dark Energy Survey (DES), se midió casi una octava parte de todo el cielo en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo, en el norte de Chile, durante un período de seis años. Aunque la fase de observación ya terminó en 2019, los investigadores todavía están ocupados evaluando el enorme conjunto de datos: en varios millones de galaxias y miles de supernovas han identificado alrededor de 1.500 supernovas de tipo Ia utilizando, entre otras cosas, métodos de aprendizaje automático.

Las supernovas de tipo Ia son adecuadas para comprender la historia de la expansión del universo porque se conoce su brillo absoluto. Esto permite sacar conclusiones sobre las distancias de las explosiones de supernovas extremadamente brillantes. Sin embargo, el desplazamiento cosmológico al rojo de estas supernovas revela la rapidez con la que el objeto se aleja de nosotros debido a la expansión del universo. Al medir las supernovas de tipo Ia a diferentes distancias y corrimientos al rojo, los investigadores pueden inferir la historia de expansión del universo y, por ejemplo, descubrir si la densidad de energía de la energía oscura es constante o cambia con el tiempo.

Si bien no está del todo claro cómo se ve la energía oscura, en el modelo estándar actual de cosmología su densidad es constante. En este caso, la energía oscura puede describirse mediante una constante cosmológica que Albert Einstein introdujo en la cosmología en 1917. La energía oscura ha provocado que el universo se expanda a un ritmo acelerado durante varios miles de millones de años.

Se confirma la aceleración cósmica

El análisis de la colaboración DES confirma este modelo cosmológico estándar: alrededor de 1.500 supernovas de tipo Ia con corrimientos al rojo entre 0,1 y 1,13 no nos permiten concluir más que que el universo se está expandiendo actualmente a un ritmo acelerado. El análisis de las supernovas de tipo Ia revela parámetros cosmológicos como la densidad de la materia en el universo, que también encajan bien en el modelo estándar de cosmología. Dentro de las incertidumbres de medición, los resultados también coinciden con parámetros cosmológicos que han sido revelados, por ejemplo, por el análisis del fondo cósmico de microondas realizado por la colaboración Planck.

Los científicos del Dark Energy Survey también investigaron si, utilizando sus datos, podrían ser posibles modelos cosmológicos alternativos: por ejemplo, un modelo en el que la densidad de la energía oscura no sea constante sino que cambie con el tiempo. De hecho, un modelo con un parámetro w igual a w = -0,9 se ajusta a los datos DES incluso ligeramente mejor que el modelo estándar de cosmología, donde exactamente w = -1. Esto significa que los investigadores no pueden utilizar este conjunto de datos para descartar modelos alternativos y más complejos del universo, pero es poco probable que este resultado anule el modelo estándar de cosmología. Esto también podría deberse al hecho de que en el modelo de densidad de energía oscura variable en el tiempo, el universo sería más de mil millones de años más joven de lo que se suponía anteriormente y, por lo tanto, se observarían los mismos cúmulos de estrellas globulares que serían más antiguos que el universo.