noirlab2512es — Comunicado científico

Sorprendente descubrimiento revela que la misteriosa energía oscura está cambiando

El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura, en colaboración con otros experimentos, arrojó evidencias que sugieren que la energía oscura varía con el tiempo

19 Marzo 2025

La colaboración del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) publicó un nuevo análisis de la energía oscura que utilizó los datos recolectados durante sus primeros tres años de funcionamiento, lo que abarca cerca de 15 millones de galaxias y cuásares. La investigación, combinada con otros estudios del fondo cósmico de microondas, supernovas y lentes gravitacionales débiles, sugiere que la energía oscura varía con el tiempo. La primera publicación de datos, que contiene información de validación del estudio DESI y del primer año de observaciones, ya está disponible para el público y los científicos.

El destino del Universo depende del balance entre la materia oscura y la energía oscura — una misteriosa fuerza que impulsa su expansión acelerada. Los nuevos resultados de la colaboración del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI por sus siglas en inglés) utiliza el mapa en 3D más grande de nuestro Universo jamás realizado para rastrear la influencia de esta energía a lo largo de los últimos 11 mil millones de años. Los investigadores ven indicios que la energía oscura, ampliamente aceptada como una “constante cosmológica”, podría estar cambiando en el tiempo de formas inesperadas.

DESI es un experimento internacional con más de 900 investigadores de más de 70 instituciones alrededor del mundo, que administra el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) del Departamento de Energía de EE.UU., con financiamiento principal de la Oficina de Ciencias del mismo Departamento. El instrumento se encuentra instalado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias, un Programa de NOIRLab de NSF.

La colaboración dio a conocer hoy sus descubrimientos en diversos artículos científicos que serán publicados en el repositorio en línea arXiv y en una presentación en la Cumbre Mundial de Física de la Sociedad Estadounidense de Física en Anaheim, California.

“El Universo nunca deja de asombrarnos y sorprendernos” expresó el Científico del Proyecto DESI de NOIRLab y Director Adjunto de Iniciativas Estratégicas de los Observatorios de Mediana Escala, Arjun Dey. “Al revelar las texturas cambiantes de la tela de nuestro Universo como nunca antes, DESI y el telescopio Mayall están cambiando nuestra comprensión del futuro de nuestro Universo y de la naturaleza misma”.

Los datos de DESI por sí solos son coherentes con nuestro modelo estándar del Universo Lambda CDM, en el que CDM es materia oscura fría y lambda representa el caso más simple de energía oscura, en el que actúa como constante cosmológica. Sin embargo, cuando se compara con otras mediciones, hay sólidas indicaciones que el impacto de la energía oscura puede estar debilitándose a lo largo del tiempo.

Esas otras mediciones incluyen la luz sobrante de los inicios del Universo (el fondo cósmico de microondas, CMB); mediciones de las distancias de estrellas en explosión (supernova), y observaciones de la deformación de la luz de galaxias distantes por la influencia gravitacional de la materia oscura (lentes gravitacionales débiles).

Hasta ahora, la preferencia por una energía oscura cambiante no ha llegado al “nivel de 5 sigma” —el estándar que representa el umbral comúnmente aceptado para un descubrimiento en la física. Sin embargo, distintas combinaciones de los datos de DESI con el CMB, los lentes gravitacionales débiles y las supernovas, lo sitúan en un rango entre 2,8 a 4,2 sigma [1].

El análisis utilizó una técnica para esconder los resultados de los científicos hasta el final, mitigando cualquier sesgo inconsciente con respecto a los datos. Este enfoque establece un nuevo estándar en la forma de analizar los datos provenientes de grandes estudios espectroscópicos.

DESI es un instrumento de última generación que puede capturar la luz de 5.000 galaxias simultáneamente, permitiéndole desarrollar uno de los estudios más extensos realizados sobre el cosmos. En la actualidad, el experimento se encuentra en el cuarto de un total de cinco años de estudio del cielo, con planes de medir unos 50 millones de galaxias y cuásares (objetos extremadamente distantes, pero brillantes, con agujeros negros en sus núcleos) y más de 10 millones de estrellas hacia el final del proyecto.

El nuevo análisis utiliza datos de los tres primeros años de observaciones e incluye cerca de 15 millones de las galaxias y cuásares medidas de mejor manera. Este es un gran avance que mejora la precisión del experimento con un conjunto de datos que resulta ser más del doble de lo que se utilizó en el primer análisis de DESI, que también sugería una energía oscura en evolución.

DESI rastrea la influencia de la energía oscura mediante el estudio de la distribución de la materia en el Universo. Eventos en el Universo temprano dejaron sutiles patrones en la distribución de la materia, una característica que se conoce como Oscilaciones Acústicas Bariónicas (BAO, por sus siglas en inglés). Estos patrones BAO actúan como una regla estándar, cuyo tamaño en distintos momentos es directamente afectado por la expansión del Universo. La medición de esta regla en diferentes distancias muestra a los investigadores la fuerza de la energía oscura a lo largo de la historia. La precisión que tiene DESI con este método es la mejor del mundo.

Muy pronto, la colaboración comenzará a trabajar en análisis adicionales para extraer aún más información de los conjuntos de datos actuales, mientras que DESI continuará recopilando datos. Otros experimentos que comenzarán a ejecutarse en los próximos años, serán capaces de proporcionar conjuntos de datos complementarios para futuros análisis.

Al respecto, el Director de DESI y científico en Berkeley Lab, Michael Levi, indicó que “nuestros resultados son terreno fértil para que nuestros colegas teóricos puedan estudiar modelos nuevos y los ya existentes, por lo que estamos entusiasmados de ver qué descubren. Cualquiera que sea la naturaleza de la energía oscura, le dará forma al futuro de nuestro Universo. Es muy importante que podamos mirar el cielo con nuestros telescopios y tratar de contestar una de las preguntas más grandes que se ha hecho la humanidad”.

En tanto, Chris Davis, Director de Programa de NSF para NOIRLab expresó que “estos notables resultados provienen de un proyecto increíblemente exitoso. La potente combinación del Telescopio Mayall de NSF con el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura del DOE, demuestra los beneficios del trabajo conjunto de las agencias federales en ciencia fundamental, lo que mejora nuestra comprensión del Universo”.

Además de revelar los últimos resultados en la reunión de la APS de hoy, la colaboración DESI también anunció que su Publicación de Datos 1 (DR1, por sus siglas en inglés) está disponible para que cualquiera pueda analizarlo. El conjunto completo de Archivos DR1 están disponibles a través del Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética (NERSC, por sus siglas en inglés), una instalación en Berkeley Lab donde se procesan y almacenan los datos de DESI. Para dar una mayor facilidad, los principales catálogos de DR1 y los espectros de profundidad completa de la publicación de datos de DESI, están disponibles como bases de datos con opción de búsqueda a través del Astro Data Lab y de SPARCL, en el Centro de Datos para la Comunidad Científica, un Programa de NOIRLab de NSF. Todos estos servicios están abiertos a la comunidad astronómica para facilitar acceso a los datos y su análisis. Los aficionados a la astronomía también pueden explorar algunos de los datos de DESI mediante el portal interactivo Legacy Survey Sky Browser.

La astrónoma de NOIRLab, miembro del equipo de datos de DESI, y Científica de Proyecto para SPARCL, Stephanie Juneau, dijo que “SPARCL proporciona a la comunidad científica un método fácil de usar y muy potente para acceder rápidamente a los espectros desde una base de datos, lo que puede ser mucho más que la lectura de los archivos”.

El conjunto de datos es el más grande en su tipo, con información de más de 18,7 millones de objetos —aproximadamente, 4 millones de estrellas, 13,1 millones de galaxias, y 1,6 millones de cuásares (objetos muy distantes, pero brillantes, energizados por agujeros negros supermasivos localizados en sus núcleos).

El nuevo conjunto de datos amplía enormemente la Publicación Preliminar de Datos de DESI (EDR, por sus siglas en inglés), ya que contiene aproximadamente 10 veces más datos y cubre un área del cielo siete veces más grande. DR1 incluye información del primer año del “estudio principal” recopilado entre mayo de 2021 y junio de 2022, así como también los cinco meses previos del “estudio de validación” en el que los investigadores probaron el experimento.

“Que este nuevo conjunto de datos sea tan grande es muy emocionante, pero puede ser un poco desafiante navegar en este inmenso mar de datos. Por eso, hemos preparado tutoriales de ejemplo que pueden consultar los investigadores o los estudiantes”, explicó Juneau.

Aunque DR1 es sólo una fracción de lo que DESI será capaz de producir al final de su estudio, el conjunto de datos de 270 terabytes representa una asombrosa cantidad de información, que incluye distancias precisas a millones de galaxias. La publicación contiene más del doble de objetos extragalácticos (aquellos que se encuentran fuera de nuestra galaxia) que los registrados por todos los estudios en 3D anteriores en conjunto.

Notas

[1] Un nivel de 5 sigma significa que es casi seguro que un resultado no sea una fluctuación estadística. Un evento 3 sigma tiene un 0,3% de probabilidades de ser una casualidad estadística, pero muchos eventos de 3 sigma en física se han desvanecido con más datos.

Más Información

DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Física de Altas Energías del Departamento de Energía de EE.UU., la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, la División de Ciencias Astronómicas bajo contrato con NOIRLab de NSF, el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, el Ministerio de Economía de España, e instituciones miembros de DESI. Los científicos de DESI están honrados de poder realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak), una montaña de especial importancia para la Nación Tohono O’odham.

Las instituciones miembros actuales de DESI incluyen: Aix-Marseille University; Argonne National Laboratory; Barcelona-Madrid Regional Participation Group; Brookhaven National Laboratory; Boston University; Brazil Regional Participation Group; Carnegie Mellon University; CEA-IRFU, Saclay; China Participation Group; Cornell University; Durham University; École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich; Fermi National Accelerator Laboratory; Granada-Madrid-Tenerife Regional Participation Group; Harvard University; Kansas State University; Korea Astronomy and Space Science Institute; Korea Institute for Advanced Study; Lawrence Berkeley National Laboratory; Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies; Max Planck Institute; Mexico Regional Participation Group; New York University; NSF’s NOIRLab; Ohio University; Perimeter Institute; Shanghai Jiao Tong University; Siena College; SLAC National Accelerator Laboratory; Southern Methodist University; Swinburne University; The Ohio State University; Universidad de Los Andes; University of Arizona; University of Barcelona; University of California, Berkeley; University of California, Irvine; University of California, Santa Cruz; University College London; University of Florida; University of Michigan at Ann Arbor; University of Pennsylvania; University of Pittsburgh; University of Portsmouth; University of Queensland; University of Rochester; University of Toronto; University of Utah; University of Waterloo; University of Wyoming; University of Zurich; UK Regional Participation Group; Yale University.

Fundado en 1931 con la convicción de que los grandes desafíos científicos se afrontan mejor en equipo, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y sus científicos han recibido el reconocimiento de 14 Premios Nobel. Actualmente, los investigadores del Berkeley Lab desarrollan soluciones medioambientales y de energía sustentable, crean nuevos materiales útiles, hacen avanzar las fronteras de la computación, y exploran los misterios de la vida, la materia y el Universo. Científicos de todo el mundo confían en las instalaciones del Laboratorio para realizar sus propios descubrimientos científicos. El Berkeley Lab es un laboratorio nacional de múltiples programas administrado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos.

NOIRLab de NSF, el centro de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja terrestre, opera el Observatorio Internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC-Canadá, ANID-Chile, MCTIC-Brasil, MINCyT-Argentina, y KASI-República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak de NSF (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NSF (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC), y el Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE (en cooperación con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del DOE). Es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede central en Tucson, Arizona.

La comunidad científica está honrada por tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea en Hawaiʻi, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón, en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y el valor que I’oligam Du’ag tiene para la Nación Tohono O'odham, y el que Maunakea tiene para la comunidad Kanaka Maoli (hawaianos nativos).

La Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de EE.UU. es una agencia federal independiente creada por el Congreso en 1950 para promover el progreso de las ciencias. NSF apoya la investigación básica y a las personas para crear conocimiento que transforme el futuro.

Establecida en 2007 por Mark Heising y Elizabeth Simons, la Fundación Heising-Simons trabaja con sus numerosos socios para promover soluciones sostenibles en materia de clima y energía limpia, colaborar en la investigación científica pionera, mejorar la educación de los más jóvenes y apoyar los derechos humanos de todas las personas.

La Fundación Gordon and Betty Moore, establecida en 2000, busca promover la conservación del medio ambiente, la atención al paciente y la investigación científica. El Programa de Ciencia de la Fundación tiene como objetivo lograr un impacto significativo en el desarrollo de una investigación científica transformadora e innovadora, así como aumentar el conocimiento en campos emergentes.

El Science and Technology Facilities Council (STFC) del Reino Unido coordina la investigación en algunos de los desafíos más importantes a los que se enfrenta la sociedad, como las necesidades energéticas del futuro, el monitoreo y comprensión del cambio climático, y la seguridad global. Ofrece subvenciones y apoyo en física de partículas, física, astronomía y física nuclear.

Este comunicado de prensa fue traducido por Manuel Paredes