Científicos han perfeccionado una técnica para medir la emisión de hidrógeno neutro en el universo, un avance crucial para comprender la misteriosa energía oscura y la aceleración de la expansión cósmica. Este nuevo enfoque, basado en el experimento CHIME, evita la necesidad de costosos mapas de galaxias y podría revelar el destino final del universo, desde una expansión eterna hasta un "big rip" o un "big crunch".
Nuestro Universo se expande de manera similar a un globo que se infla gradualmente. Esta expansión no se debe al movimiento de las galaxias a través del espacio, sino al estiramiento del propio espacio. Por esta razón se utiliza la metáfora del globo: si las galaxias se visualizan como puntos dibujados en su superficie, al inflarse, estos puntos se separan cada vez más. Actualmente, sabemos que esta expansión se está acelerando con el tiempo, un fenómeno que se atribuye a una energía enigmática, denominada energía oscura. Sin embargo, su naturaleza es tan misteriosa que desconocemos cómo evolucionará.
Recientemente, un equipo internacional de científicos ha logrado un avance significativo para investigar este comportamiento, al medir la emisión de hidrógeno neutro proveniente del Universo. Han logrado esto perfeccionando un método ya existente.
El Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) es un proyecto diseñado para medir el hidrógeno de diversas ubicaciones en el Universo. Dado que el hidrógeno es el elemento más abundante y el componente principal de las estrellas, constituye una excelente señal para observar cómo las galaxias se han ido distanciando.
Anteriormente, CHIME medía el hidrógeno acumulado de diferentes puntos y distancias. Una alta intensidad en un punto se interpretaba como la presencia de muchas galaxias, mientras que una menor intensidad sugería pocas. Sin embargo, este método presentaba dos desafíos. Por un lado, CHIME captaba interferencias terrestres y ruido de fondo de las emisiones de la Vía Láctea. Por otro lado, para confirmar si realmente detectaba la ubicación de las galaxias, era necesario comparar los datos con mapas de galaxias obtenidos por telescopios, lo cual resultaba muy costoso. Por ello, los autores de dos estudios recientes implementaron modificaciones en el software que permitieron medir el hidrógeno de forma directa.
En los inicios del Universo, la materia existía como un gas denso y caliente, a través del cual viajaban ondas de presión. Aproximadamente 380.000 años después del Big Bang, esta materia se enfrió progresivamente hasta un punto en que esas ondas dejaron de propagarse y quedaron "congeladas". Esto puede compararse con un estanque cuya agua se congela justo después de lanzar una piedra, dejando la onda generada dibujada permanentemente. El resultado es una huella de 500 millones de años luz de tamaño, donde, debido a la conformación del Universo en ese momento, es más probable encontrar materia agrupada.
Para entender la expansión del Universo y la energía que la impulsa, sería necesario rastrear esta huella, cuyo tamaño aparente varía con la distancia, de forma similar a como un pintor representa un árbol más pequeño si está lejos o más grande si está cerca del observador. Dado que esta materia agrupada debe contener una gran proporción de hidrógeno, la medición de este elemento es ideal para su seguimiento. Aquí es donde CHIME cobra relevancia.
Los científicos que mejoraron el software de CHIME utilizaron datos de 94 noches de observación del experimento tomados en 2019. En esta ocasión, no fue necesario recurrir a catálogos establecidos para medir los niveles de hidrógeno. Lo más importante es que los hallazgos son consistentes con las predicciones del modelo cosmológico estándar, lo que sugiere que el método es efectivo. No obstante, con solo 94 noches no es posible analizar la evolución de la energía oscura. Los investigadores esperan lograrlo a partir de ahora, utilizando los 7 años de observación disponibles gracias a CHIME.
La energía oscura podría evolucionar de varias maneras, aunque estos científicos consideran tres escenarios principales: una expansión eterna, un "big rip" o un "big crunch". El primer escenario sería el menos drástico, donde la expansión continuaría indefinidamente sin alcanzar ningún punto crítico. En contraste, en el "big rip", la energía oscura se intensificaría progresivamente, acelerando la expansión hasta superar las fuerzas que mantienen la materia cohesionada. Esto resultaría en la separación de los cúmulos de galaxias, luego las galaxias individuales, las estrellas, los planetas y, finalmente, incluso los átomos se desgarrarían.
En el caso del "big crunch", ocurriría lo opuesto. La energía oscura se debilitaría y toda la materia se condensaría, provocando el colapso del Universo. Sería un Big Bang a la inversa. Por el momento, es imposible determinar cuál escenario tendrá lugar; pero, quizás, con 7 años de observación de CHIME podamos averiguarlo. Ahora, al menos, sabemos que el nuevo método funciona.
