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1 de Enero de 2018
Cosmología

Nueva luz sobre el cosmos oscuro

Los primeros resultados del Sondeo de la Energía Oscura ofrecen una imagen del cosmos que, por primera vez, rivaliza en precisión con la obtenida a partir del fondo cósmico de microondas.

Huella oscura: La manera en que se agrupan las galaxias en el universo actual depende de la influencia que han ejercido la materia y la energía oscuras a lo largo de la evolución cósmica. Esta imagen, tomada con la cámara del Sondeo de la Energía Oscura, muestra la galaxia NGC1703 en primer plano, rodeada por varios cúmulos de galaxias (tonos anaranjados). Estas estructuras no habrían podido formarse sin la presencia de materia oscura. [COLABORACIÓN DES]

En síntesis

Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la cosmología moderna es descifrar la naturaleza de la materia y la energía oscuras. Ambas dan cuenta del 95 por ciento del contenido total de materia y energía del cosmos.

Hasta ahora, los datos más precisos sobre los componentes oscuros del universo se habían obtenido a partir del estudio del fondo cósmico de microondas, la radiación que fue emitida poco después de la gran explosión.

Un gran proyecto internacional, el Sondeo de la Energía Oscura (DES), ha obtenido resultados de una precisión similar a partir de un método completamente distinto: la confección de un gran mapa de millones de galaxias.

La comparación entre ambas técnicas supone un exigente test para la teoría que describe la evolución del universo desde sus orígenes hasta hoy. Por el momento el acuerdo es notable, si bien subsisten pequeñas diferencias.

El descubrimiento, hace aproximadamente veinte años, de que el universo actual se expande a una velocidad cada vez mayor cambió por completo nuestra imagen del cosmos. Aquel hallazgo implicaba que cerca del 70 por ciento de su contenido energético total se debía a un tipo de energía hasta entonces desconocida: la energía oscura. Esta contribución es de una naturaleza cualitativamente nueva, puesto que se caracteriza por ejercer una presión negativa y, como consecuencia, acelera la expansión cósmica en lugar de frenarla.

Por otro lado, sabemos también que en torno al 25 por ciento de toda la masa y energía del universo corresponde a una forma de materia también misteriosa, la materia oscura. Aunque jamás se ha observado en los laboratorios, su existencia resulta evidente por la atracción gravitatoria que ejerce sobre las estructuras visibles del cosmos, como las galaxias y los cúmulos de galaxias. En otras palabras: solo el 5 por ciento del universo se compone de materia ordinaria, aquella de la que estamos hechos tanto nosotros como todos los cuerpos celestes que conocemos. El resto es desconocido.

Ante tan impactante conclusión, varios proyectos de observación cosmológica están intentando desentrañar la naturaleza de las enigmáticas componentes oscuras del universo. Uno de ellos es el Sondeo de la Energía Oscura (DES, por sus siglas en inglés), una gran colaboración internacional concebida para cartografiar con un detalle sin precedentes la estructura del universo a gran escala. Sus primeros resultados han sido publicados hace poco y auguran el inicio de una nueva era en cosmología. Por un lado, han permitido medir la composición del sector oscuro con una precisión que, por primera vez, rivaliza con la obtenida a partir del fondo cósmico de microondas, el brillo residual de la gran explosión. Por otro, el buen acuerdo entre ambas técnicas, independientes y muy distintas entre sí, supone un fuerte espaldarazo para el modelo cosmológico estándar, aunque no cabe descartar la aparición de sorpresas durante los próximos años.

Mapa de galaxias

Hasta hoy, los resultados más precisos sobre la estructura a gran escala del universo se habían obtenido gracias al satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea. Este instrumento fue lanzado al espacio en 2009 para estudiar con exquisito detalle las propiedades del fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). Esta luz fue emitida cuando se formaron los primeros átomos neutros, en una época en la que el cosmos apenas contaba 380.000 años (un 0,003 por ciento de su edad actual, la cual se estima en unos 13.800 millones de años), por lo que su análisis equivale a estudiar el universo tal y como era en sus orígenes. A partir de estos datos, y extrapolándolos hasta el presente, la colaboración Planck publicó en 2015 los resultados más precisos jamás obtenidos sobre la composición del cosmos actual.

El proyecto DES comenzó a tomar datos en 2013. Su objetivo es muy distinto, puesto que lo que se propone es obtener un mapa detallado de millones de galaxias. En concreto, DES cartografiará un octavo del cielo con una profundidad sin precedentes para un área tan grande, lo que lo convierte en una de las mayores prospecciones del firmamento jamás realizada.

Las observaciones se efectúan desde el telescopio Víctor M. Blanco, en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. Montada en el foco primario de este telescopio se encuentra la Cámara de la Energía Oscura (DECam), construida por la colaboración DES. Se trata de un instrumento de 570 megapíxeles especialmente diseñado para estudiar las características de la energía oscura y que, junto al telescopio, cuyo espejo principal tiene un diámetro de 4 metros, constituye uno de los sistemas de observación astronómica más potentes que existen en la actualidad, capaz de fotografiar millones de objetos celestes cada noche. La colaboración DES está integrada por casi 400 científicos de siete países y cuenta con una importante participación española a través de cuatro instituciones: el CIEMAT, en Madrid; el Instituto de Ciencias del Espacio, en Barcelona; el Instituto de Física de Altas Energías, también en Barcelona, y la Universidad Autónoma de Madrid.

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