Astronomía y Astrofísica 101: Energía Oscura

La tasa de expansión del universo se está acelerando. La fuente de energía desconocida que causa esta aceleración se llama energía oscura. Crédito: Visualización de Frank Summers, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. Simulación por Martin White, UC Berkeley y Lars Hernquist, Universidad de Harvard

Energía oscura es el nombre que recibe la fuente de energía aún desconocida que está acelerando la expansión de nuestro Universo.

Nuestro Universo se está expandiendo. Uno de los grandes misterios de la modernidad astronomía es que la tasa de expansión parece estar acelerándose. La fuente de energía aún desconocida detrás de esta expansión es lo que los astrofísicos llaman energía oscura.

La energía y la masa están profundamente relacionadas entre sí, como lo expresa la conocida ecuación E = mc2. Por lo tanto, los astrónomos a menudo describen la composición del Universo en términos de una cantidad llamada densidad de masa-energía, en oposición a la masa sola. Increíblemente, se cree que la energía oscura constituye alrededor del 70% de la densidad de energía de masa de todo el universo.

Al estudiar la energía oscura, los astrónomos esperan comprender mejor qué es y cómo podría afectar el futuro del Universo: si el cosmos continuará expandiéndose para siempre; si alcanzará un estado estable; o si cambiará de rumbo y se dirigirá a un “Big Crunch”.

Las primeras observaciones del Hubble ayudaron a los astrónomos a determinar la velocidad del Universo expandiéndose con el tiempo. Para su sorpresa, los datos indicaron que el Universo no se había estado expandiendo a un ritmo constante, sino que se estaba acelerando. Muchos científicos ahora creen que este descubrimiento puede explicarse por la existencia de energía oscura.

Dark Energy es el nombre que se le da a la fuente de energía desconocida que está acelerando la expansión de nuestro Universo. Crédito: ESA/Hubble, visualización de Frank Summers, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. Simulación por Martin White, UC Berkeley y Lars Hernquist, Universidad de Harvard.

En 2016, los astrónomos usaron Hubble para medir distancias a estrellas en diecinueve galaxias con más precisión que antes. Descubrieron que el Universo actualmente se está expandiendo más rápido que la tasa derivada de las mediciones del Universo poco después de la[{” attribute=””>Big Bang. Research is still ongoing, as this apparent inconsistency may be an important clue to understanding three of the Universe’s most elusive components: dark matter, dark energy and neutrinos. The team made this discovery by refining the measurement of how fast the Universe is expanding, a value called the Hubble constant, to unprecedented accuracy, reducing the uncertainty to only 2.4%. This is significant because before Hubble was launched in 1990, estimates of the Hubble constant varied by a factor of two. In the late 1990s, researchers refined the value of the Hubble constant to within 10%, accomplishing one of the telescope’s key goals. This latest research has reduced the uncertainty in the value of the Hubble constant to an unprecedented 1.9%.

Credit: Visualization by Frank Summers, Space Telescope Science Institute. Simulation by Martin White, UC Berkeley and Lars Hernquist, Harvard University

By analyzing the COSMOS survey – the largest ever survey undertaken with Hubble – an international team of scientists assembled one of the most important results in cosmology: a three-dimensional map that offers a first look at the web-like large-scale distribution of dark matter in the Universe. Tracing the growth of clustering in the dark matter in this way may also eventually shed light on dark energy.

In 2010 it was announced that an international team of astronomers had used gravitational lensing observations from Hubble to make an important step forward in the quest to solve the riddle of dark energy. Looking at the distorted images allows astronomers to reconstruct the path that light from distant galaxies takes on its long journey to Earth. It also lets them study the effect of dark energy on the geometry of space in the light path from distant objects to the lensing cluster and then from the cluster to us. As dark energy pushes the Universe to expand ever faster, the precise path that the light beams follow as they travel through space and are bent by the lens is subtly altered. This means that the distorted images from the lens encapsulate information about the underlying cosmology, as well as about the lens itself.

For another explanation of Dark Energy, see: What is Cosmic Acceleration and Dark Energy?