El Universo podría haber vivido para siempre, pero la energía oscura, al parecer, cambió de opinión

Hicieron falta unas 50 explosiones de supernovas para dar un vuelco a la concepción del Universo. En 1998, un equipo de investigadores que estudiaba la radiación de enanas blancas en explosión del tipo Ia hizo un anuncio inesperado: el cosmos no solo se expande, sino que lo hace cada vez más rápido. Esto se convirtió en la base de la hipótesis de la energía oscura —un mecanismo enigmático responsable de la aceleración—, por cuyo descubrimiento más tarde se otorgó el Premio Nobel.

Desde entonces, los astrónomos de todo el mundo han registrado más de 2000 eventos similares. Pero armonizar todo ese conjunto de datos no es tarea fácil: los instrumentos y metodologías eran distintos, y sin normalización, los resultados son difíciles de comparar.

Para corregir las discrepancias y afinar los parámetros de los modelos cosmológicos, el grupo internacional Supernova Cosmology Project (SCP) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de EE. UU. reunió el mayor catálogo unificado de observaciones de supernovas tipo Ia. Esta nueva recopilación recibió el nombre de Union3.

Union3 incluye datos de 2087 objetos procedentes de 24 estudios independientes, que abarcan más de 7 mil millones de años de evolución del cosmos. Esto es más de tres veces el volumen de la versión anterior Union2 de 2010 (557 fuentes). Para llevar todo a un formato común, los especialistas analizaron la evolución del brillo a lo largo del tiempo —la llamada curva de luz—, a partir de la cual se puede determinar la verdadera intensidad de la explosión y calibrar los datos como si las condiciones de observación hubiesen sido idénticas.

También se tuvo en cuenta el corrimiento al rojo —una medida de cuánto se ha estirado la radiación debido a la expansión del espacio. Gracias a la previsibilidad de las características de estas explosiones, pueden usarse como "faros estándar", como si se determinara la distancia de un pasillo por lo tenue que brilla una lámpara idéntica al fondo.

Para el procesamiento estadístico se utilizó un algoritmo jerárquico bayesiano perfeccionado. Este permite trabajar con información incompleta y considerar posibles desviaciones. Entre otras cosas, logra tener en cuenta correctamente los cambios en la capacidad de transmisión de los telescopios —como el envejecimiento de los filtros—, lo cual antes era prácticamente imposible de modelar.

El nuevo esquema de análisis aumentó la fiabilidad de los cálculos y estableció una base para la inclusión de nuevas muestras. En los próximos meses está previsto complementar Union3 con tres conjuntos adicionales: uno contiene explosiones cercanas, y los otros dos —especialmente lejanas, lo que permite mirar más profundamente hacia el pasado del cosmos.

«Nuestra tarea es construir una base clara antes de añadir cientos de supernovas cercanas. Es precisamente en ese intervalo donde los valores calibrados aún generan mayores dudas», explicó Greg Aldering, físico del laboratorio de Berkeley y líder del proyecto Nearby Supernova Factory. — «Ahora estamos más seguros que nunca de la precisión, y esperamos con impaciencia lo que revelarán las futuras mediciones».

Sorpresivamente, se descubrió que las propiedades de la energía oscura podrían estar cambiando con el tiempo. Aunque la estadística aún no es concluyente, resultados independientes obtenidos mediante el instrumento espectroscópico DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) apuntan en la misma dirección. Este dispositivo estudia la estructura del Universo a través de las oscilaciones acústicas bariónicas —la distribución de cúmulos de galaxias.

Una tendencia similar fue identificada en el marco del proyecto Dark Energy Survey (DES), también respaldado por el Departamento de Energía de EE. UU. Los distintos enfoques aplicados en diversas investigaciones comienzan a mostrar un panorama coincidente.

«Es pronto para alegrarse —tratamos de contener el optimismo prematuro, porque estas señales podrían desaparecer en cuanto lleguen nuevas series de observaciones», dice el Nobel Saúl Perlmutter, uno de los autores del estudio. — «Pero, al mismo tiempo, todos están en tensión. El hecho de que dos métodos diferentes discrepen del modelo ΛCDM es realmente intrigante. Por primera vez estamos alcanzando un nivel de precisión que permite discutir seriamente alternativas».

ΛCDM es el modelo básico de la cosmología moderna, donde Λ (lambda) representa una energía oscura constante y CDM —materia oscura fría. Según esta hipótesis, la fuerza del componente oscuro es constante en el tiempo. Pero si en realidad está disminuyendo, como sugieren los resultados, eso cambia por completo el escenario futuro: la expansión podría desacelerarse, detenerse, o incluso dar paso a una contracción.

«La energía oscura representa casi el 70% del balance energético del Universo, y es ella quien impulsa su expansión. Si su influencia disminuye, eso podría significar que la expansión también empezará a perder ritmo», explicó David Rubin, profesor de la Universidad de Hawái, primer autor del artículo y miembro del proyecto SCP. — «Si el cosmos seguirá expandiéndose indefinidamente, se detendrá o comenzará a contraerse —dependerá del frágil equilibrio entre la materia y esa fuerza».

La combinación de supernovas con observaciones de oscilaciones bariónicas subraya el papel central del laboratorio de Berkeley: fue allí donde se hizo el primer descubrimiento de la expansión acelerada, y allí continúa el trabajo de refinamiento. DESI —la colaboración cosmológica más grande del mundo— también está coordinada desde esa misma institución.

En los próximos años, los datos actuales serán reemplazados por cientos de miles de nuevas observaciones: desde el observatorio terrestre Vera Rubin y el telescopio espacial Nancy Grace Roman. La base estandarizada creada por SCP permitirá vincular mediciones de diferentes misiones, y junto con el mapa de la radiación cósmica de fondo y la estructura de los cúmulos, nos acercará a desentrañar la naturaleza de la fuerza que rige el destino de todo el cosmos.