El Universo podría no ser como predecía Einstein

GinebraEl Universo se expande y cada vez lo hace más rápido, aunque los astrónomos no saben muy bien por qué. Para darle respuesta, un equipo de cosmólogos de la Universidad Toulouse III - Paul Sabatier y de la Universidad de Ginebra ha puesto a prueba el modelo actual del Universo predicho por las teorías del propio Einstein. Los resultados, publicados recientemente en la revista Nature Comunications, indican que la teoría de la relatividad general, que el físico alemán elaboró ​​hace más de cien años, podría ser insuficiente para describir con precisión la evolución del universo. "Tenemos suficientes indicios para pensar que la teoría de Einstein no es la definitiva", declara Isaac Tutusaus, cosmólogo catalán de la Universidad de Toulouse III - Paul Sabatier y coautor del estudio.

"Estas observaciones son extremadamente importantes porque ponen en cuestión los fundamentos de la cosmología y nos ayudan a comprender de qué está hecho nuestro Universo", comenta Camille Bonvin, coautora del estudio, desde su despacho en la Universidad de Ginebra, donde ocupa una plaza de profesora asociada en el departamento de física teórica.

Un catálogo de 100 millones de galaxias

Una de las hipótesis más extendidas que explican esta acelerada expansión implica la existencia de un nuevo tipo de energía que hace que el Universo se estire, la llamada energía oscura. Aunque se puede estimar su abundancia, el origen y naturaleza de esta energía es todavía desconocido.

Para medir la cantidad de energía oscura contenida en nuestro Universo se inició el proyecto Dark Energy Survey. Este proyecto dispone de una cámara instalada en el telescopio Victor M. Blanco del Observatorio Interamericano del Cerro Tololo, cerca de la ciudad chilena de La Serena. Uno de los principales objetivos del proyecto es realizar un mapa tridimensional de la población de galaxias de una parte del Universo. "La gravedad hace que las galaxias se agrupen y formen estructuras. Estudiar estas estructuras nos da información sobre la materia y la energía oscura, que componen el 95% del Universo", comenta Tutusáus.

El equipo de investigadores ha utilizado una parte de los datos recogidos por el Dark Energy Survey. En concreto, ha analizado cómo el Universo a gran escala modifica la trayectoria de la luz, un efecto conocido como efecto de lente gravitacional, ya que actúa como gran lupa cósmica. El desvío que sufre la luz es un indicador preciso de la cantidad de materia, compuesta por galaxias, cúmulos de galaxias y otras estructuras masivas, que se encuentra entre la fuente emisora ​​y nosotros. "Debido a la distorsión, observamos que las galaxias no se encuentran en su posición real y se ven deformadas respecto a cómo están en la realidad", comenta Bonvin.

En el estudio se recogen datos procedentes de 100 millones de galaxias. Éstas provienen de diferentes momentos a lo largo de la historia del Universo, y permiten evaluar cómo ha evolucionado la deformación del espacio-tiempo en diferentes épocas. "Lo que hemos visto es que en las medidas del Universo más reciente el efecto de la deformación es más débil de lo que predice la teoría de Einstein", declara Tutusáus. Esta discrepancia coincide, precisamente, con la época en la que la expansión del Universo empezó a acelerar.

Una historia en expansión

Fue gracias a la desviación de la luz provocada por la influencia del Sol que, en 1919, Arthur Eddington demostró la validez de la teoría de la relatividad general que Einstein había publicado cuatro años antes. Las ecuaciones de esta teoría describen cómo el espacio y el tiempo se deforman bajo la influencia de cuerpos muy masivos como planetas, estrellas y galaxias. Partiendo de estas ecuaciones, el cosmólogo y sacerdote Georges Lemaître predijo que el Universo debía estar expandiéndose y que tuvo un inicio en un momento concreto. Lemaître sembró la semilla de lo que hoy conocemos como Big Bang. La hipótesis de Lemaître, por el contrario, no gustaba nada al propio Einstein, que consideraba que la conclusión a la que había llegado el clérigo carecía de sentido físico. Tanto es así que Einstein modificó sus ecuaciones para que éstas describieran un Universo estático. Sin embargo, en 1929, las observaciones realizadas por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble determinaron que, efectivamente, el Universo se encuentra en expansión. Einstein tuvo que reconocer que había cometido el mayor error de su carrera.

El modelo actual del Universo, conocido como ΛCDM (lambda-CDM), describe gran cantidad de fenómenos. Sin embargo, los cosmólogos han encontrado algunas limitaciones que les llevan a cuestionarse si, como parece indicar el reciente estudio, Einstein podría estar "equivocado" de nuevo.

Einstein no tendrá la última palabra

A pesar de ser suficientemente relevante, la discrepancia observada todavía no es definitiva, ya que podría deberse simplemente a fluctuaciones estadísticas. Por esa razón, los científicos son prudentes antes de concluir que el modelo del Universo necesita una revisión profunda. "Una teoría nunca es cierta por la eternidad; sólo es cierta durante el tiempo que es capaz de explicar las observaciones", declara Bonvin, quien añade: "Para refutar a Einstein necesitamos reducir las incertidumbres de nuestras medidas aún más".

Por esta razón, la siguiente fase de las observaciones incluye utilizar datos que provendrán de 1.500 millones de galaxias que se grabarán con el telescopio espacial Euclid, que se encuentra a unos 1,5 millones de kilómetros la Tierra y cuya misión es cartografiar el espacio con una precisión muy alta, incluyendo la cantidad de materia y energía oscura. Los nuevos datos aportarán información fundamental sobre el contenido de nuestro Universo y sobre la validez de los modelos que lo describen.

Tutusáus valora muy positivamente el hecho de que los datos recogidos por estas colaboraciones sean abiertos y todos los investigadores puedan beneficiarse. "Compartir el conocimiento es esencial para avanzar en la comprensión del Universo", concluye.