Per què l'univers s'expandeix cada cop més ràpid? Científics catalans intenten desxifrar-ho
La col·laboració internacional DES aporta mesures precises sobre la formació del cosmos
GinebraL’univers s’expandeix cada cop més ràpid. Però els astrònoms encara no saben exactament per què. Ara la col·laboració DES (Dark Energy Survey) ha fet una passa més per esclarir aquest enigma. Per primera vegada han publicat resultats que combinen les mesures provinents de les dues fonts principals de què es disposen per mesurar l’expansió de l’univers: l’agrupament de les galàxies i de com aquestes desvien la llum a través de l’efecte de lent gravitacional. L’anàlisi aporta estimacions més precises sobre la composició de l’univers i apropen els científics a la solució d’aquest trencaclosques.
"Aquests resultats mostren com podem utilitzar fonts d’informació diverses i complementàries a partir de les mateixes observacions", comenta Martin Crocce, professor investigador associat de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i coordinador de l’anàlisi. "Aquesta és una eina molt potent, que permet obtenir resultats més precisos i robustos", ressalta.
Una història en expansió
L’any 1929 l’astrònom nord-americà Edwin Hubble va determinar que les galàxies més distants s’allunyaven a una velocitat més gran de nosaltres. Hubble aportava així la prova irrefutable que l’univers s’expandeix, i així va provocar un canvi de paradigma en la concepció del cosmos. Seixanta anys després, dos equips independents van demostrar que l’univers no només s’estava expandint, sinó que cada cop ho fa més de pressa. Aquesta expansió accelerada encara no té una explicació definitiva, tot i que els científics pensen que és causada per una energia que omple l’espai anomenada energia fosca. Actualment s’estima que l’energia fosca representa el 70% del contingut de l’univers.
Per comprendre el funcionament de l’energia fosca es va crear la col·laboració internacional Dark Enegy Survey (DES). Aquesta col·laboració agrupa més de 400 científics de 25 institucions de set països, entre les quals es troben l’Institut d’Altes Energies (IFAE) i l’ICE-CSIC, que han participat en el disseny, la fabricació, les proves i la instal·lació del detector que recull les mesures, així com en l’explotació científica de les dades.
Un mapa de milions de galàxies
El nou estudi recopila 18 treballs diferents fets amb dades que provenen d’uns 669 milions de galàxies situades a milers d’anys llum de la Terra. Durant 758 nits al llarg de sis anys, els astrònoms van recollir informació procedent d’una regió equivalent a una vuitena part de tot el cel. L’anàlisi de les dades publicada compara dos models cosmològics teòrics: el conegut model estàndard i una versió ampliada en la qual l’energia fosca evoluciona amb el temps. Els resultats obtinguts semblen concordar millor amb el model estàndard, tot i que els astrònoms no poden descartar encara el model evolutiu.
Un fet innovador és que tots dos models presenten una discrepància notable respecte a estudis anteriors quan s’analitza en detall la distribució de matèria a l’univers. Aquesta discrepància es manté inclús quan aquestes dades es combinen amb altres experiments.
D’altra banda, tal com es va proposar en la concepció inicial de la col·laboració DES fa 25 anys, l’estudi també presenta els primers resultats obtinguts en combinar les quatre tècniques diferents de què es disposa per determinar l’energia fosca: les oscil·lacions acústiques bariòniques, les supernoves de tipus Ia, els cúmuls de galàxies i les lents gravitacionals febles.
En un futur pròxim, la col·laboració DES combinarà els resultats obtinguts recentment amb les mesures provinents d’altres experiments per investigar i comparar models cosmològics alternatius de gravetat i d’energia fosca. En aquest sentit, l’Observatori Rubin, una instal·lació astronòmica que s’està acabant d’instal·lar al Cerro Pachón, al nord de Xile, aportarà informació crucial. "Hem fet un pas significatiu en la precisió de les mesures, però totes aquestes milloraran molt més amb noves observacions de l’Observatori Rubin i d’altres telescopis", explica Anna Porredon, científica sènior del CIEMAT, a Madrid, que es mostra optimista. "En 10 anys podríem tenir algunes respostes sobre l’energia fosca", ha declarat.
Cartografiant la matèria fosca
Un altre estudi publicat a la revista Nature ha presentat un mapa de molt alta definició de la distribució de matèria fosca a l’univers, la qual té una influència significativa en la formació de les primeres estructures, com les galàxies i els cúmuls de galàxies.
Gràcies a les observacions realitzades pel Telescopi Espacial James Webb, investigadors de la Universitat de Durham, al Regne Unit, el Jet Propulsion Laboratory de la NASA i la Universitat Politècnica de Lausana han fet una passa clau per comprendre la natura d’aquest tipus de matèria, la qual representa el 30% del contingut de l’univers, però l'origen de la qual és encara desconegut. Els autors de l’estudi conclouen que aquests mapes seran una font important per a futurs estudis sobre la formació i evolució de les galàxies i de l’estructura del cosmos.