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BOSS: en busca de la historia del Universo

Christian Coria
25/ago/2015

Conocer la geometría del Universo y encontrar energía oscura son dos de los más ambiciosos objetivos de la cosmología, pues se cree que con ello sería posible reconstruir la historia del Universo.

Con este ambicioso objetivo se creó el proyecto de Inspección Espectroscópica de Oscilación Bariónica (BOSS por sus siglas en inglés) como parte del proyecto Sloan Digital Sky Survey en su tercera etapa (SDSS-III).

El telescopio de exploración digital del espacio Sloan (SDSS) es un ambicioso proyecto de inspección del espacio mediante imágenes en el espectro visible y de corrimiento al rojo, realizada en un telescopio situado en el observatorio astronómico Apache Point de Nuevo México.

El 12 de mayo, la investigadora, miembro del SDSS-III, Shirley Ho, habló al respecto en su charla “How to learn to love the BOSS” en el Instituto de Física de la UNAM con el fin de discutir “algunos de los más recientes resultados de BOSS, así como algunas de las complicaciones y lecciones aprendidas”, comentó.

Desde 2011 Shirley Ho colabora como profesora en la Universidad Carnegie Mellon, en Pittsburgh, Pensilvania, Estados Unidos. Es también miembro del equipo de científicos estadounidenses de la NASA que participan en el programa Euclid, un experimento de la Agencia Espacial Europea.

Ahora la investigadora es parte de la colaboración BOSS, en la que -dice- ha aprendido a amar, seducida por el objetivo de construir un mapa tridimensional de nuestro cosmos mediante Oscilaciones Acústicas Bariónicas (BAO).

Para entender mejor lo que esto significa, imaginemos que soltamos una piedra en un estanque. Una onda circular viajará sobre la superficie del estanque desde el punto de impacto de la piedra hacia afuera. Si el estanque quedara instantáneamente congelado, quedarían fijas estas pequeñas ondas en la superficie del hielo.

De manera análoga, unos 400 mil años después del Big Bang, los electrones y protones del universo empezaron a combinarse formando hidrógeno, “congelando” las ondas que se crearon cuando el Universo formó las primeras estructuras. Estas ondas se llaman oscilaciones acústicas bariónicas.

Así, las oscilaciones bariónicas comenzaron como ondas propagadas a través del plasma caliente del Universo temprano, creando regiones de densidad variable que son conocidas hoy como variaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas.

El fondo cósmico de microondas es una forma de radiación electromagnética considerada como el “eco” que proviene del inicio del universo, es decir el eco de Big Bang.

Las mismas variaciones de densidad dejaron su marca a medida que el Universo evolucionó, dicha marca se puede apreciar en la acumulación progresiva de materia visible en las galaxias, quásares y gas intergaláctico, así como en la acumulación invisible de la materia oscura.

Se denomina materia oscura a la hipotética materia que no puede ser detectada directamente con los medios técnicos actuales, pero que se hace evidente a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia visible.

Así que lo que hace BOSS, de acuerdo con Ho, es comparar estas marcas en diferentes épocas para determinar los detalles de cómo se ha expandido el Universo a través de su historia, una información que puede ser utilizada para sopesar las diferentes teorías sobre la energía oscura.

Considerar la existencia de la energía oscura es la manera más frecuente de explicar que el Universo parece estar en expansión, pues al estar presente en todo el espacio ésta produce una presión que tiende a acelerar la expansión, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva.

La teoría de la fuerza gravitacional repulsiva fue propuesta por Albert Einstein y dice que el Universo está sujeto a una fuerza que llena el espacio vacío y evita que se colapse; esta fuerza repulsiva anula la gravedad y a la vez separa al Universo a un ritmo constante.

Durante su charla, Ho aseguró que “BOSS ha producido la mejor medición de la más grande escala del Universo”, del que, de acuerdo a los modelos cosmológicos existentes y las mediciones más recientes, se deduce que 68% está constituido por energía oscura, 27% de materia oscura y solo 5 % de átomos.

“BOSS ha alcanzado la mayoría de edad”, comenta orgullosa la investigadora, pues puede medir 1% de las distancias del Universo usando BAO en múltiples corrimientos al rojo.

El corrimiento hacia el rojo ocurre cuando la luz visible que se emite o refleja desde un objeto se desplaza hacia el rojo, al final del espectro electromagnético. El desplazamiento hacia el rojo de la luz emitida por las galaxias tiene correlación con el incremento de la distancia de éstas.

Si el Universo se estuviera contrayendo en vez de expandirse veríamos la luz de las galaxias distantes desplazarse hacia al azul y no hacia el rojo.

Por tanto, las mediciones de BOSS constituyen una pieza fundamental y de gran importancia en este largo camino del ser humano hacia el conocimiento del Universo que habita.

En el 2014 comenzó la cuarta etapa, SDSS-IV, que consta de tres proyectos: APOGEE-2, que explorará los dos hemisferios de la Vía Láctea; eBOSS, que se encargará de la inspección de galaxias y quásares; y MaNGA, que representará el funcionamiento interno de miles de galaxias cercanas.

El telescopio de exploración digital del espacio Sloan ha trabajado por más de 15 años logrando crear el más detallado mapa tridimensional del Universo y seguirá haciéndolo por varios años más, asegura la investigadora.

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Link a The Sloan Digital Sky Survey:

Mapping the Universe