Últimos datos de estudio de energía oscura sugieren posibles variaciones a lo largo del tiempo

Un nuevo estudio, que utiliza los conjuntos de datos finales del Dark Energy Survey (DES), sugiere posibles inconsistencias en el modelo cosmológico estándar, conocido como ΛCDM. De confirmarse, estos hallazgos podrían alterar fundamentalmente nuestra comprensión del universo.

DES se llevó a cabo utilizando la Cámara de Energía Oscura (DECam) de 570 megapíxeles, fabricada por el Departamento de Energía, e instalada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, un programa de NSF NOIRLab.

El modelo ΛCDM (Lambda-CDM) ha sido la base de la cosmología moderna desde hace tiempo, describiendo con éxito las estructuras a gran escala del universo. Propone que el 95 % del cosmos está compuesto de materia oscura (25 %) y energía oscura (70 %), sustancias misteriosas cuya naturaleza aún se desconoce. Solo el 5 % del universo está compuesto de materia ordinaria.

Se cree que la energía oscura, representada por la constante cosmológica (Λ), impulsa la expansión acelerada del universo, manteniendo una densidad energética constante a lo largo del tiempo. Sin embargo, nuevos resultados del Estudio de Energía Oscura (DES), presentados en un artículo publicado en el servidor de preimpresiones de arXiv y en charlas en la Cumbre Global de Física de la Sociedad Americana de Física en Anaheim, California, sugieren una desviación de esta suposición, sugiriendo que la energía oscura podría evolucionar con el tiempo. Estos hallazgos coinciden con estudios previos, lo que refuerza su importancia.

DES es una colaboración internacional que comprende a más de 400 científicos de más de 25 instituciones, liderada por el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi del Departamento de Energía de EE. UU. El DES se llevó a cabo utilizando la Cámara de Energía Oscura (DECam) de 570 megapíxeles, fabricada por el Departamento de Energía, e instalada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de EE. UU., en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO) en Chile, un programa de NSF NOIRLab.

Al recopilar datos de 758 noches a lo largo de seis años, los científicos del DES cartografiaron un área que representa casi una octava parte del cielo. El proyecto emplea diversas técnicas de observación, como mediciones de supernovas, análisis de agrupamiento de galaxias y lentes gravitacionales débiles, para estudiar la energía oscura.

Dos mediciones clave del DES —las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO) y las mediciones de distancia de estrellas en explosión (supernovas de tipo Ia)— rastrean la historia de la expansión del universo. BAO se refiere a una regla cósmica estándar formada por ondas sonoras en el universo primitivo, con picos que abarcan aproximadamente 500 millones de años luz. Los astrónomos pueden medir estos picos a lo largo de varios períodos de la historia cósmica para observar cómo la energía oscura ha expandido la escala a lo largo del tiempo.

Santiago Ávila, del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) en España, responsable del análisis de la BAO en DES, afirma: «Al analizar 16 millones de galaxias, DES descubrió que la escala de la BAO medida es, en realidad, un 4 % menor que la predicha por ΛCDM».

Las supernovas de tipo Ia funcionan como «candelas estándar», lo que significa que tienen un brillo intrínseco conocido. Por lo tanto, su brillo aparente, combinado con información sobre sus galaxias anfitrionas, permite a los científicos realizar cálculos precisos de distancias. En 2024, DES publicó el conjunto de datos de supernovas más extenso y detallado hasta la fecha, que proporciona mediciones de distancias cósmicas de alta precisión. Estos nuevos hallazgos, obtenidos a partir de la combinación de datos de supernovas y BAO, confirman de forma independiente las anomalías observadas en los datos de supernovas de 2024.

Al integrar las mediciones de DES con los datos del fondo cósmico de microondas, los investigadores infirieron las propiedades de la energía oscura, cuyos resultados sugieren una naturaleza evolutiva en el tiempo. De validarse, esto implicaría que la energía oscura, la constante cosmológica, no es constante después de todo, sino un fenómeno dinámico que requiere un nuevo marco teórico.

«Este resultado es intrigante porque sugiere una física que va más allá del modelo estándar de la cosmología», afirma Juan Mena-Fernández, del Laboratorio de Física Subatómica y Cosmología de Grenoble (Francia). «Si más datos respaldan estos hallazgos, podríamos estar al borde de una revolución científica».

Aunque los resultados actuales aún no son definitivos, los próximos análisis que incorporen sondas adicionales del DES, como la agrupación de galaxias y el efecto de lente débil, podrían reforzar la evidencia. Han surgido tendencias similares de otros importantes proyectos cosmológicos, incluido el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), lo que ha generado expectación en la comunidad científica.

«Estos resultados representan años de esfuerzo colaborativo para extraer información cosmológica de los datos del DES», afirma Jessie Muir, de la Universidad de Cincinnati. «Aún queda mucho por aprender, y será emocionante ver cómo evoluciona nuestra comprensión a medida que se disponga de nuevas mediciones».

El análisis final de DES, previsto para finales de este año, incorporará sondas cosmológicas adicionales para contrastar los hallazgos y refinar las limitaciones de la energía oscura. La comunidad científica espera con interés estos resultados, ya que podrían sentar las bases para un cambio de paradigma en la cosmología.

Con información de arXiv