Astronomía. Un nuevo mapa tridimensional del
Cosmos nos ofrece un interesante paseo por su pasado y un sugestivo
acercamiento con la misteriosa naturaleza de la energía oscura
BOSS planea estudiar 160,000
quásares. De esta impresionante cantidad, 14,000 ya han sido usados para
construir un nuevo y asombroso mapa tridimensional del Universo. Se trata del
mayor mapa en 3D del Cosmos distante jamás elaborado hasta el momento, un
equipo internacional de astrónomos ha conseguido construirlo gracias a
observaciones realizadas con las sondas del Cielo Digital Sloan (SDSS-III)
y la Espectroscópica de Oscilaciones Bariónicas (BOSS).
Pero vamos por pasos. Un quásar es el objeto más brillante en el
Universo, se trata de masivos agujeros negros en el centro de galaxias que se
encuentran a miles de millones de años luz de nosotros. “Lo que hacemos es usar
esa enorme brillantez que se desprende de estos distantes objetos para iluminar
el gas de hidrógeno que llena el espacio entre el quásar y nosotros. Así,
podemos ver sus sombras y los detalles en sus sombras, específicamente lo que
llamamos el bosque de Lyman-alpha (que es una línea en el espectro del
hidrógeno que marca la onda de luz emitida cuando un electrón de hidrógeno
excitado regresa a su estado base, una señal fuerte en la luz de los quásares)
que nos deja ver cómo el gas se acumula en ese camino visible para nosotros. Lo
más asombroso es que nos permite ver el Universo muy pero muy lejos, tan lejos
que a esas distancias medir la posición de galaxias individuales no es
práctico”, explica Anže Slosar, del Laboratorio Nacional de Brookhaven y uno de
los astrónomos que presentó este gigantesco mapa en la reunión de la Sociedad
Física Americana celebrada en abril en Anaheim, California.
Los investigadores nos dicen que es la primera vez que se utiliza
la oscilación acústica bariónica como una herramienta precisa para medir la
energía oscura. Los bariones, como el protón y el neutrón, conocidas
subpartículas que junto al electrón componen el átomo, están compuestos de tres
quarks (partículas elementales del universo) y hay muchos de ellos. Tampoco es
la primera vez que escuchamos sobre estas oscilaciones acústicas, de hecho, son
más viejas que todos nosotros ya que surgen de esa competencia natural que se
forma entre la atracción gravitacional y la presión de gas en el plasma
primordial, el estado desde donde surgió el Cosmos. Estas oscilaciones dejan
una huella en las estructuras de cada época en el pasado del universo lo que ha
permitido crear una regla estándar que permite inferir la historia de la
expansión del cosmos; expansión que es propulsada por la energía oscura.
“Imaginemos que soltamos una piedra en un estanque en un día sin
viento. Una onda circular viajará sobre la superficie del estanque desde el
punto de impacto de la piedra hacia afuera. Ahora imagina que el estanque queda
instantáneamente congelado, fijando estas pequeñas ondas en la superficie del
hielo. Pues bien, de manera análoga, unos 370,000 años después del Big Bang,
los electrones y protones del Universo empezaron a combinarse formando
hidrógeno, "congelando" las ondas de presión que se crearon cuando el
Universo formó las primeras estructuras. Estas ondas de presión se llaman
oscilaciones acústicas bariónicas (OAB) y la distancia que viajaron es conocida
como horizonte acústico. Esta distancia es el producto de la velocidad del
sonido multiplicado por la edad del Universo cuando se congelaron. Así como
existe una densidad superior de aire en una onda acústica corriente, hay una
mayor acumulación de materia (galaxias) a la distancia marcada por este
horizonte. Hoy en día, esta distancia es de unos 450 millones de años luz y
proporciona una "regla estándar" fija para la cosmología”, expresa
Jason Toupin, del proyecto Dark Energy Survey.
El nuevo mapa demuestra que es posible determinar variaciones en
la densidad de gas de hidrógeno intergaláctico a distancias cosmológicas, por
ende, es también posible medir los efectos de la energía oscura a esas
distancias.
“Lo diferente de nuestro mapa es que ha incluido el estudio de
14,000 quásares, antes se había recolectado medidas similares pero sólo usando
un quásar o un grupo de ellos, lo cual sólo permitía información unidimensional
sobre las fluctuaciones de la densidad; el aumento en la cantidad de quásares
ha hecho posible la visión tridimensional”, explica Slosar.
Esperando a BigBOSS
Ciertamente, la escala de distancia del nuevo mapa corresponde a
una temprana edad en la historia del Universo, cuando la distribución de la
materia era casi uniforme. Cualquier efecto de la energía oscura que detectemos
a tan temprana edad resolverá preguntas básicas sobre su naturaleza.
“Cuando la misión de BOSS concluya en unos cinco años, vamos a ser
capaces de medir qué tan rápido el universo estaba expandiéndose hace once mil
millones de años con una precisión de tan sólo un par de porcentajes. BOSS es
sólo el primer paso, futuros experimentos como BigBOSS ubicará 20 millones de
galaxias y quásares más allá de la capacidad de BOSS y ampliará diez veces más
la capacidad del mapa que hemos conseguido elaborar ahora”, afirma Slosar. “Hay
toda una estructura en el Universo distante que nunca hemos visto. Muchas veces
me siento como un cartógrafo aventurero ¡en la Edad Media!”
Ciertamente, la recolección de datos con el Sloan es un esfuerzo
impresionante pues el trabajo es extremadamente difícil, especialmente a la
hora de encontrar los objetos que se desean estudiar; pequeños agujeritos son
posicionados donde se piensa hay galaxias o quásares y fibras ópticas canalizan
la luz a los espectrógrafos que aíslan el espectro para cada objeto individual.
“La oscilación acústica de bariones es la forma abreviada de los
cosmólogos para el agrupamiento periódico (oscilación) de la materia (bariones)
que se originó como ondas de presión (acústicas) mientras se movían a través
del caliente y opaco estado como líquido que parecía el Universo joven”,
explica.
Las diferencias en la presión dejaron su huella en el fondo de
microondas cósmicas, la huella de la Gran Explosión, y allí están posados los
cerebros de estos cosmólogos. Muy pronto conoceremos la naturaleza de la
energía oscura y obtendremos un perfil más detallado de la infancia del Cosmos
y los detalles más “calientes” de su intenso pasado.
En la imagen, una ilustración del concepto de oscilaciones
acústicas bariónicas que han quedado impresas en el Universo joven y que pueden
ser vistas hoy gracias a proyectos como BOSS. La imagen es cortesía de Chris
Blake and Sam Moorfield para http://www.sdss3.org/index.php
El
proyecto: http://www.sdss3.org/surveys/boss.php
Los
participantes: