Tesoros Cósmicos de NOIRLab: DESI arroja luz sobre la energía oscura

2 Mayo 2025

La energía oscura es una de las fuerzas más misteriosas del Universo. Su descubrimiento se anunció en 1998 cuando dos grupos de astrónomos publicaron sus hallazgos sobre la historia de la expansión del Universo la que, para su sorpresa, se estaba acelerando. La misteriosa fuerza que impulsa esta aceleración recibió el nombre de energía oscura .

Para estudiar la energía oscura, los astrónomos querían medir la velocidad a la que decenas de millones de galaxias diferentes se alejan de nosotros. Así, al observar galaxias a diferentes distancias y conocer sus velocidades de recesión (o velocidad de alejamiento), los astrónomos pueden estudiar el comportamiento de la tasa de expansión del Universo a lo largo del tiempo.

Medir las velocidades de recesión de decenas de millones de galaxias requiere un instrumento especial: el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI). Este es un espectrógrafo de última generación capaz de medir la velocidad de recesión de 5.000 galaxias de forma simultánea y se encuentra instalado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., en el Observatorio Nacional Kitt Peak, un programa de NOIRLab de NSF. Se espera que el instrumento mida las propiedades de 50 millones de galaxias y cuásares (galaxias distantes con agujeros negros masivos en sus centros) y más de 10 millones de estrellas.

DESI rastrea la distribución de la materia en el Universo en diferentes momentos mediante Oscilaciones Acústicas de Bariónes (BAO). Los bariones son simplemente materia normal compuesta de protones y neutrones. Poco después del Big Bang, el Universo consistía en un plasma caliente por el que viajaban las ondas sonoras (acústicas). Finalmente, cuando el Universo se enfrió, el plasma se convirtió en átomos neutros, y en este punto, el patrón de las ondas acústicas se congeló en la distribución de la materia. Aún es posible observar este patrón en el Universo moderno al examinar la distribución de la materia, lo que permite medir los cambios en la tasa de expansión en diferentes períodos de la historia del Universo.

La Colaboración DESI publicó recientemente diversos artículos científicos que analizan los primeros tres años de datos obtenidos. Estos son consistentes con el modelo estándar de cosmología, según el cual el Universo contiene materia oscura fría (materia que no podemos ver excepto a través de su influencia gravitacional) y una energía oscura constante (denominada constante cosmológica). En análisis posteriores se combinaron otros conjuntos de datos con los de DESI: Los de la radiación de fondo de microondas ofrecen a los astrónomos una visión del Universo cuando tenía tan solo 380.000 años. Los científicos de DESI también analizaron las supernovas de Tipo 1a, que siempre explotan con aproximadamente el mismo brillo, y permiten a los astrónomos determinar las distancias a las galaxias, lo que proporciona restricciones adicionales en su análisis. Finalmente, incluyeron un fenómeno llamado lentes gravitacionales débiles, que observa cómo la materia distorsiona las imágenes de galaxias distantes para mapear la distribución de la materia en el Universo.

La combinación de todos estos conjuntos de datos indica que la energía oscura no es constante, y que, de hecho, se debilita con el paso del tiempo. No se descarta que, en última instancia, se debilite tanto que provoque el dominio de la gravedad, lo que podría resultar en un Universo en contracción en el futuro. Sin embargo, este resultado difiere del modelo cosmológico estándar, que considera una energía oscura constante. El análisis estadístico no es lo bastante sólido para declarar un descubrimiento definitivo, pero los investigadores están entusiasmados con estos resultados. (Los astrónomos consideran un descubrimiento si los resultados tienen una significancia estadística de 5 sigma. El análisis actual sitúa la significancia entre 2,8 y 4,2 sigma).

Para el análisis de los datos se empleó una técnica especial que oculta los resultados a los investigadores hasta el final del proceso. Esto busca eliminar el sesgo inconsciente sobre los datos y establece un nuevo estándar para el análisis de grandes conjuntos de datos espectroscópicos.

La colaboración DESI analizará con mayor profundidad los datos de los primeros tres años utilizando diferentes técnicas que permitan extraer aún más información., mientras continúa recopilando datos y se espera que produzca resultados aún más sólidos cuando se realice el análisis del cuarto y quinto año.

La colaboración DESI también publicó el Primer Informe de Datos (DR1) para su consulta. Este informe contiene tanto los datos del primer año de estudio como los de validación.

Contactos

Rob Sparks
Especialista Senior en Comunicación, Educación y Vinculación con el medio.
NSF NOIRLab
Email: robert.sparks@noirlab.edu