La fuerza de la energía oscura puede variar con el tiempo

La energía oscura es aparentemente incluso más misteriosa de lo que pensaban los astrónomos. Al principio, los científicos propusieron hace dos décadas la existencia de esta fuerza invisible para explicar el sorprendente descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando.

El modelo astrofísico más utilizado de la estructura y evolución del universo considera la energía oscura como una constante. De hecho, muchos astrónomos creen que es la constante cosmológica, que Albert Einstein postuló en 1917 como parte de su teoría de la relatividad general.

Pero un nuevo estudio de enormes agujeros negros superbrillantes conocidos como cuásares sugiere que la energía oscura podría ser considerada como la constante cosmológica o cualquier tipo de constante: su poder podría haber variado desde el nacimiento del universo hace 13.800 millones de años, según han expuesto los autores en su estudio publicado en la revista Nature Astronomy.

"Observamos los cuásares hasta mil millones de años después del Big Bang, y encontramos que la tasa de expansión del universo hasta el día de hoy fue más rápida de lo que esperábamos", dijo Guido Risaliti, de la Universidad de Florencia (Italia) y líder del estudio. "Esto podría significar que la energía oscura se está haciendo más fuerte a medida que el cosmos envejece".

Los cuásares son agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento localizados en los corazones de las galaxias. La increíble luminosidad de los cuásares -que son los objetos más brillantes del universo- se origina en los discos de material que giran alrededor de los agujeros negros. Estos discos generan enormes cantidades de luz ultravioleta (UV), que pueden chocar contra los electrones en nubes cercanas de gas caliente. Dichas interacciones pueden aumentar la radiación UV a los niveles de rayos X, produciendo un poderoso resplandor en múltiples longitudes de onda de luz de alta energía.

La correlación entre estos dos tipos de luz puede revelar la distancia a un cuásar. En el nuevo estudio, los expertos examinaron esta relación en casi 1.600 cuásares. Usaron el observatorio de rayos X Chandra de la NASA y la nave espacial XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea para observar la luz de rayos X de los cuásares, y el Sloan Digital Sky Survey, en Tierra, para analizar la salida de UV de los objetos.

Los investigadores encontraron que muchos de los cuásares estaban increíblemente distantes. El más lejano, por ejemplo, arrojaba enormes cantidades de luz al cosmos solo 1.100 millones de años después del Big Bang.

Las supernovas, aunque dramáticas y poderosas, son mucho menos luminosas que los cuásares y, por lo tanto, no pueden observarse desde tan lejos. Por lo tanto, el nuevo estudio ofrece a los investigadores otra candela estándar, que puede usarse para evaluar la expansión del universo en un lapso de tiempo más amplio, mucho más lejana que cualquiera de las supernovas utilizadas hasta ahora.

"Dado que esta es una nueva técnica, tomamos medidas adicionales para demostrar que este método nos brinda resultados confiables. Demostramos que los resultados de nuestra técnica coinciden con los de las mediciones de supernova en los últimos 9.000 millones de años, lo que nos da confianza de que nuestros resultados son confiables incluso en épocas anteriores", aclara Elisabeta Luso, coautora del trabajo.

Los nuevos resultados son consistentes con algunas observaciones anteriores de supernovas relativamente cercanas.

Así las cosas, la energía oscura está haciéndose más y más fuerte a medida que el universo se hace también más mayor.

"Algunos científicos sugirieron en el pasado que podría ser necesaria una nueva Física para explicar las discrepancias encontradas hasta ahora, incluída la posibilidad de que la fuerza de la energía oscura esté aumentando. Y nuestros resultados parecen confirmar esa sugerencia", concluyen los expertos.

Referencia: G. Risaliti et al. Cosmological constraints from the Hubble diagram of quasars at high redshifts, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-018-0657-z