¿Está incompleto el Modelo Cosmológico Estándar? Los telescopios más modernos nos muestran la posibilidad de un universo diferente
Las galaxias grandes y brillantes evolucionan de tal forma que están rodeadas por un halo razonablemente grande de materia oscura. Por lo tanto, para que se formaran galaxias de este nivel, el halo de materia oscura tendría que haber evolucionado ya de forma significativa, lo que se pensaba que llevaría mucho más tiempo.
“Es sorprendente que el universo pudiera formar galaxias de este tipo en tan solo 300 millones de años”, observa el Dr. Stefano Carniani, coautor del artículo de la revista Nature. “Esto demuestra que la formación estelar en el universo primitivo fue mucho más eficiente de lo que se pensaba, y pone en tela de juicio los modelos de formación de galaxias anteriores a las observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb”.
¿Cómo interpretar estos sorprendentes hallazgos?
«Estos hallazgos no bastan para romper el modelo cosmológico estándar. Para que la cosmología actual sea errónea, necesitamos resultados contradictorios en diversos estudios y observaciones de eventos cósmicos, no solo una o dos excepciones», explica Heejeong Seo, profesora asociada que estudia la composición y la estructura a gran escala del universo en la Universidad de Ohio. “Si tuviéramos que idear una nueva teoría, tendría que ser capaz de explicar todos los eventos, no solo algunas de las excepciones”.
Por otra parte, la profesora Seo cree que la teoría de la formación de las galaxias, en particular las galaxias «demasiado numerosas y demasiado masivas» del universo primitivo, necesitarán alguna explicación.
¿Expansión? ¿Contracción? El futuro del universo
«Imagina el universo como una pelota de béisbol», continúa explicando Seo, que también forma parte del equipo que trabaja en el Instrumento de Espectroscopía de Energía Oscura (DESI). “Si lanzas una pelota hacia arriba con toda la fuerza posible, empieza con fuerza, pero con el tiempo se ralentiza. Si nuestro universo está lleno de materia, es lógico que la gravedad de esa materia acabe ralentizando su expansión”.
Se cree que el universo se expande debido a la acción de la energía oscura, que llena los vastos espacios entre estrellas y galaxias. La energía oscura es un término general que incluye una fuerza repulsiva que contrarresta la gravedad de la materia y una fuerza misteriosa que acelera la expansión del espacio. Es un componente de la materia que posee la presión negativa y la densidad energética adecuadas para explicar los resultados observados, y se ha considerado que es el mismo parámetro de la constante cosmológica (Λ) de la que Einstein se retractó en su momento.
Sin embargo, el universo actual se expande a un ritmo acelerado. Si lo imaginamos como una pelota, es como lanzarla hacia arriba y ver cómo se acelera. La materia y la materia oscura tienen el poder de ralentizar la expansión, pero no el de acelerarla. Si lo pensamos así, es la cantidad de cada una de ellas la que determina la evolución final del universo.
¿Se contraerá nuestro universo y finalmente alcanzará un estado de alta densidad como el Big Bang en un «Big Crunch»? ¿Se intensificará aún más su expansión acelerada, provocando un «Big Rip» en el que el propio espacio-tiempo se desintegrará y morirá? ¿O continuará expandiéndose a un ritmo acelerado, provocando un «Big Freeze» en el que la temperatura y la densidad de la materia caerán a sus límites, resultando en una expansión del espacio vacío? Nuestra comprensión de la energía oscura determinará las respuestas.
Descubriendo la verdadera naturaleza de la energía oscura
Para comprender la naturaleza de esta energía oscura, el telescopio del Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona, EE UU, está equipado con DESI. Este instrumento detectará ondas sonoras del universo primitivo, llamadas «oscilaciones acústicas bariónicas» (BAO), para determinar la distancia a los objetos celestes e investigar la historia de la expansión del universo hasta hace 11,000 millones de años. El sondeo comenzó el 15 de mayo de 2021 y está previsto que observe 37 millones de galaxias y 3 millones de cuásares (regiones extremadamente brillantes visibles en los centros de galaxias distantes) durante un período de cinco años.
Las BAO son los restos de ondas sonoras en el plasma del universo primitivo, antes de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB). El mapa tridimensional del universo creado por DESI a partir de las BAO muestra la estructura básica del universo como un cúmulo de galaxias, separadas entre sí por el espacio y con pocos objetos celestes.