Crédito de la imagen: Chandra.
Energía oscura. ¿Existe y cuáles son sus propiedades? Utilizando imágenes de cúmulos de galaxias del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han aplicado un método nuevo y poderoso para detectar y explorar la energía oscura. Los resultados ofrecen pistas interesantes sobre la naturaleza de la energía oscura y el destino del Universo. El Centro Marshall administra el programa Chandra.
Foto: Imagen compuesta del cúmulo de galaxias Abell 2029 (Óptico: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; Rayos X: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Los astrónomos han detectado y explorado la energía oscura mediante la aplicación de un método nuevo y poderoso que utiliza imágenes de cúmulos de galaxias hechas por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Los resultados trazan la transición de la expansión del Universo de una fase de desaceleración a una fase de aceleración hace varios miles de millones de años, y dan pistas interesantes sobre la naturaleza de la energía oscura y el destino del Universo.
"La energía oscura es quizás el mayor misterio en física", dijo Steve Allen, del Instituto de Astronomía (IoA) de la Universidad de Cambridge en Inglaterra, y líder del estudio. "Como tal, es extremadamente importante hacer una prueba independiente de su existencia y propiedades".
Allen y sus colegas utilizaron Chandra para estudiar 26 cúmulos de galaxias a distancias que corresponden a tiempos de viaje ligero de entre uno y ocho mil millones de años. Estos datos abarcan el tiempo en que el Universo disminuyó su expansión original, antes de acelerar de nuevo debido al efecto repulsivo de la energía oscura.
"Estamos viendo directamente que la expansión del Universo se está acelerando al medir las distancias a estos cúmulos de galaxias", dijo Andy Fabian, también de IoA, coautor del estudio. Los nuevos resultados de Chandra sugieren que la densidad de energía oscura no cambia rápidamente con el tiempo e incluso puede ser constante, consistente con el concepto de "constante cosmológica" introducido por primera vez por Albert Einstein. Si es así, se espera que el Universo continúe expandiéndose para siempre, de modo que en miles de millones de años solo se podrá observar una pequeña fracción de las galaxias conocidas.
Si la densidad de energía oscura es constante, se evitarían destinos más dramáticos para el Universo. Estos incluyen el "Big Rip", donde la energía oscura aumenta hasta que las galaxias, las estrellas, los planetas y, finalmente, los átomos se desgarran. También se descartaría el "Big Crunch", donde el Universo finalmente se derrumba sobre sí mismo.
La sonda de energía oscura de Chandra se basa en la capacidad única de las observaciones de rayos X para detectar y estudiar el gas caliente en los cúmulos de galaxias. A partir de estos datos, se puede determinar la relación de la masa del gas caliente y la masa de la materia oscura en un grupo. Los valores observados de la fracción de gas dependen de la distancia supuesta al cúmulo, que a su vez depende de la curvatura del espacio y la cantidad de energía oscura en el universo.
Debido a que los cúmulos de galaxias son tan grandes, se cree que representan una muestra justa del contenido de la materia en el universo. Si es así, las cantidades relativas de gas caliente y materia oscura deberían ser las mismas para cada grupo. Usando esta suposición, Allen y sus colegas ajustaron la escala de distancia para determinar cuál se ajusta mejor a los datos. Estas distancias muestran que la expansión del Universo primero se desaceleró y luego comenzó a acelerarse hace unos seis mil millones de años.
Las observaciones de Chandra están de acuerdo con los resultados de las supernovas, incluidos los del Telescopio Espacial Hubble (HST), que mostró por primera vez el efecto de la energía oscura sobre la aceleración del Universo. Los resultados de Chandra son completamente independientes de la técnica de supernova, tanto en longitud de onda como en los objetos observados. Tal verificación independiente es una piedra angular de la ciencia. En este caso, ayuda a disipar las dudas restantes de que la técnica de supernova es defectuosa.
"Nuestro método Chandra no tiene nada que ver con otras técnicas, por lo que definitivamente no están comparando notas, por así decirlo", dijo Robert Schmidt, de la Universidad de Potsdam en Alemania, otro coautor del estudio.
Se obtienen mejores límites en la cantidad de energía oscura y cómo varía con el tiempo combinando los resultados de rayos X con datos de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP), que utilizó observaciones de la radiación cósmica de fondo de microondas para descubrir evidencia de energía oscura. en el muy temprano universo. Usando los datos combinados, Allen y sus colegas descubrieron que la energía oscura constituye aproximadamente el 75% del Universo, la materia oscura aproximadamente el 21% y la materia visible aproximadamente el 4%.
Allen y sus colegas enfatizan que las incertidumbres en las mediciones son tales que los datos son consistentes con la energía oscura que tiene un valor constante. Sin embargo, los datos actuales de Chandra permiten la posibilidad de que la densidad de energía oscura aumente con el tiempo. Estudios más detallados con Chandra, HST, WMAP y con la futura misión Constellation-X deberían proporcionar restricciones mucho más precisas sobre la energía oscura.
"Hasta que comprendamos mejor la aceleración cósmica y la naturaleza de la energía oscura, no podemos esperar entender el destino del Universo", dijo el comentarista independiente Michael Turner, de la Universidad de Chicago.
El equipo que realizó la investigación también incluyó a Harald Ebeling de la Universidad de Hawái y al difunto Leon van Speybroeck del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. Estos resultados aparecerán en un próximo número de los Avisos mensuales de la Royal Astronomy Society.
El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Oficina de Ciencia Espacial de la NASA, Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, California, anteriormente TRW, Inc., fue el principal contratista de desarrollo del observatorio. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde el Centro de Rayos X Chandra en Cambridge, Massachusetts.
Información e imágenes adicionales están disponibles en:
http://chandra.harvard.edu/
y
http://chandra.nasa.gov/
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
