Mira, la estrella cometa

Un mapa de 150 mil galaxias para pesar el Universo

Los astrofísicos responsables del catálogo de galaxias 2dF, actualmente en marcha en Australia, han publicado una actualización de sus medidas sobre la densidad del Universo, mostrando que el 35% es materia y el 65% restante es algún tipo de energía oscura.

¿De dónde venimos? ¿A dónde vamos?

Estas son las dos preguntas que los cosmólogos tratan de responder: cuál es el origen del Universo y cuál es su destino final.

Hasta hace poco, el modelo de la Gran Explosión -el más aceptado por la comunidad científica- explicaba que nuestro universo surgió de una especie de huevo cósmico en el que todo era energía. El impulso inicial hizo que el volumen del Universo fuese en constante aumento, pero ¿hasta cuando? Los cosmólogos pensaban que habían tres posibilidades: que la masa del universo no frenara nunca la fuerza de expansión inicial, que la masa del universo fuese justo la crítica para frenar la expansión, o que la masa del universo fuera tan grande que no solo frenara la expansión, sino que hiciera colapsar a continuación todo el Universo sobre sí mismo (Big Crunch).

Sin embargo, este modelo de explosión parece haber quedado obsoleto. Hoy en día los cosmólogos barajan la posibilidad de que algún tipo de energía oscura esté acelerando la expansión del Universo, aceleración que se añadiría a la velocidad inicial de la Gran Explosión. Esta energía oscura, también llamada energía de vacío, es una fuerza opuesta a la del frenado que ejerce la materia (oscura o visible). Por tanto, para que el Universo colapsara, debería tener una mayor cantidad de materia con respecto al modelo tradicional.

Catalogando galaxias con fibras ópticas.

Desgraciadamente, los cosmólogos no disponen de una balanza cósmica donde colocar la masa del Universo y conocer su peso. Pero disponen de otros métodos para conocer de forma aproximada la densidad de materia (es decir, cuánta materia existe en el Universo por unidad de volumen).

Un grupo internacional de astrofísicos han completado la catalogación de 140 mil galaxias, aunque su objetivo final serán las 250 mil. El Catálogo de 2 Grados de Campo (2dF, en inglés) utiliza un espectrógrafo instalado en el Telescopio Anglo Australiano (Nueva Gales del Sur, Australia) para medir el corrimiento al rojo de las galaxias. El corrimiento al rojo, tal y como descubrió Edwin Hubble a comienzos del siglo XX, es proporcional a la distancia que nos separa de la galaxia.

El espectrógrafo del 2dF es un instrumento muy avanzado, ya que es capaz de detectar automaticamente qué galaxias se están viendo por el telescopio y situar en cada una de ellas un hilo de fibra óptica, dirigiendo su luz hacia el espectrógrafo, que descompone la luz y obtiene el arco iris de cada galaxia. El campo de visión del espectrógrafo es de 2°, de lado, unas cuatro veces el diámetro de la luna llena. En una noche completa, con esta técnica, se puede analizar la luz de 3000 galaxias.

Pesando el Universo

Con la posición de estas 140 mil galaxias, el equipo de astrofísicos han obtenido un mapa de la distribución de galaxias y así han medido qué proporción del contenido del Univero es materia. Para ello, han echado mano de las observaciones del fondo cósmico de microondas realizadas por el experimento Boomerang.

Los astrónomos han comparado el tamaño de los supercúmulos de las galaxias con el tamaño de las fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas (que mide diferencias de densidad cuando el universo tenía unos 300 mil años de edad). El crecimiento requerido en la estructura para que sea igual a la agrupación que vemos hoy en día, implica un universo de geometría plana con el 35% de su energía en forma de materia y el otro 65% en forma de energía de vacío. Según explica el Profesor Glazebrook «el Catálogo de Corrimiento al Rojo Galácticos 2dF muestra que la cantidad de materia en el Universo es baja para causar la geometría plana. El déficit debe ser compensado por lo que se conoce como energía de vacío».

Adicionalmente, se ha medido la densidad de materia por un segundo método: observando cómo se mueven las galaxias bajo la influencia de la gravedad. El corrimiento al rojo de la luz que nos llega de las galaxias, es principalmente debido a su velocidad de alejamiento debido a la expansión del Universo. Pero el corrimiento particular de cada galaxia varía debido a la atracción que sufre por las galaxias y cúmulos cercanos. Realizando un análisis estadístico de estas fluctuaciones particulares del corrimiento al rojo con el Catálogo 2dF, el equipo internacional de astrofísicos han inferido que en pequeñas escalas, las galaxias se orbitan mutuamente en grupos y cúmulos. A grandes escalas, en cambio, todas las galaxias parecen estar cayendo en las concentraciones de materia. La medida de esta caída está directamente relacionada con la cantidad de materia en el Universo. Los resultados obtenidos están de acuerdo con predicciones realizadas por los modelos cosmológicos.