Evelyn C. Ayala04/abril/2024
El proyecto colaborativo internacional DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument, por sus siglas en inglés), en el que participa el Instituto de Física de la UNAM (IFUNAM) y otras instituciones mexicanas, presentó hoy los primeros resultados cosmológicos en las instalaciones del Consejo Nacional Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT).
Dichos resultados son la detección de cerca de seis millones de galaxias y cuásares que permiten tener un mapa tridimensional y preciso con el cual se podrá medir la historia y expansión del Universo. Además, el proyecto ofrece datos que podrían revelar si la energía oscura es, o no, una constante cosmológica.
Todo ello, se encuentra reunido en al menos 20 artículos de investigación que actualmente se están publicando en varias revistas indizadas.
En la conferencia de prensa encabezada por la Directora General del CONAHCYT, María Elena Álvarez-Buylla, estuvieron presentes los investigadores: Axel de la Macorra y Mariana Vargas, ambos adscritos al Departamento de Física Teórica del IFUNAM; Alma González, de la Universidad de Guanajuato; Alejandro Avilés, del Instituto de Ciencias Físicas (ICF) de la UNAM; Jorge Cervantes, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ); Octavio Valenzuela, del Instituto de Astronomía de la UNAM; y Tonatiuh Matos, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV), del Instituto Politécnico Nacional (IPN).
“Este proyecto demuestra una vez más que cuando se colabora y se converge entorno a los grandes retos y misterios que tiene la ciencia de frontera que tiene el Universo, se llega a metas muy importantes siempre en beneficio de la humanidad”, expresó la Directora del CONAHCYT. Asimismo, agradeció y reconoció el trabajo de las y los estudiantes que forman parte del proyecto, y pidió un aplauso “para la juventud científica mexicana”, dijo.
Gracias al apoyo económico conjunto entre México y Estados Unidos (donde se ubica geográficamente DESI), se ha podido reunir el conocimiento de investigadoras e investigadores de 72 instituciones de varios países. En México participan: el IFUNAM, el Instituto de Astronomía de la UNAM, el ICF, el ININ, el CINVESTAV, y la Universidad de Guanajuato.
El equipo mexicano que participó en el proyecto está conformado por: Jesus A. Astorga, Alejandro Avilés, Sergio F. Beltrán, Brenda I. Tapia Benavides, Alvaro Callejas Tavera, Jorge L. Cervantes-Cota, Rodrigo de la Cruz, Axel de la Macorra, Miguel Enríquez Vargas, Sebastien Fromenteau, Diego Gonzalez, Hiram K. Herrera-Alcantar, José Lozano, Flor de María Lozano-Rodríguez, Tonatiuh Matos, Jennifer Meneses Rizo, Gerardo Morales-Navarrete, Andrea Muñoz-Gutiérrez, Claudio Nahmad Arcaraz, Gustavo Niz, Hernan E. Noriega, Erick Paniagua, Gustavo Pérez-Sánchez, Sadi Ramírez Solano, Hugo Rivera, Fanny Arlin Rodríguez Martínez, Johnatan O. Roman-Herrera, Zenaida B. Sánchez Méndez, José A. Trelles Hernández, Luis Ureña, Octavio Valenzuela, Mariana Vargas-Magaña, José Antonio Vázquez.
El sitio web de DESI indica que el proyecto cuenta con un diseño óptico novedoso que le permite tener un campo de visión de tres grados de diámetro que contiene más de cinco mil sensores de fibra óptica orientados hacia el cielo.
De acuerdo con De la Macorra, quien también funge como miembro de la Junta Directiva de DESI, los sensores son capaces de detectar cinco mil galaxias cada 20 minutos, es decir, cerca de un millón de galaxias a la semana.
Con ello, se logró obtener el conjunto de datos más grande en términos de números y de volúmen, del Universo; hasta el momento, el proyecto registra seis millones de galaxias y cuásares (cuerpos celestes que emiten grandes cantidades de energía).
“Es un proyecto que comenzó en 2010, en el cual Jorge Cervantes y yo trabajamos en el proyecto cosmológico que se llamaba en aquel entonces BigBoss, posteriormente, en el 2014 se creó el consorcio DESI con la conjunción de investigadores de dos proyectos, y se aprobó en 2014 con el apoyo de Estados Unidos y del CONACYT (siglas anteriores). Cinco años después comenzó la construcción y cinco años después, en octubre de 2019 se tomó la primera luz”, relató el investigador.
Ahora que el grupo de investigación cuenta con millones de datos sobre el Universo, tiene varios planes para seguir descubriendo el pasado del Universo y comprender mejor a la energía oscura que, aunque no se puede ver a simple vista, representa cerca del 70% del total del Universo y tiene influencia en los fenómenos que ocurren a distancias de varios miles de años del ser humano. Esta información en proceso, podría ofrecer ideas cada vez más concretas de por qué el Universo se expande.
Para lograr una comprensión cada vez más certera del Universo es necesario medir las distancias entre las galaxias detectadas. Por ahora, DESI planea medir entre 30 y 50 millones de galaxias.
“El Universo tiene 14 mil millones de años de edad, estamos observando 11 mil millones de ellos, o sea que nos estamos yendo muy muy hacia atrás. Lo que estamos midiendo son distancias entre pares de galaxias con una precisión muy buena”, aseguró Jorge Cervantes.
El proceso para realizar las mediciones fue explicado por la investigadora Mariana Vargas, quien hizo énfasis en reconocer que los resultados de DESI son producto del esfuerzo y colaboración de investigadoras e investigadores, así como de las y los estudiantes. “DESI es un trabajo colaborativo, colectivo, y eso hace la riqueza y que estemos en la frontera del conocimiento”, aseguró.
Según relata la especialista, en DESI se utiliza la Oscilación Acústica de Bariones (BAO, por sus siglas en inglés), que, en términos prácticos, son las huellas que dejó la materia cuando aún era plasma (Universo joven) y que luego se congeló. Este fenómeno es conocido en la física como punto de desacoplamiento.
Estas huellas tienen una forma parecida a la de una pelota que hubiese rebotado varias veces en un lodo denso. Vargas utiliza estos registros visuales para medirlos y luego compararlos con un conjunto aleatorio de galaxias. Rastrear estas BAO es importante porque indican la distribución de las galaxias con la que se pueden realizar mediciones estadísticas entre una galaxia y obtener sus distancias.
“Si nosotros medimos estas escalas en diferentes momentos del tiempo, nosotros estamos mapeando la historia de expansión del Universo. Entonces esto es lo que hacemos, agarramos galaxias que están a diferentes momentos del tiempo y entonces medimos esa huella y comparamos cómo evoluciona esa distancia con el tiempo”, explicó Vargas.
A través de cinco trazadores es posible registrar visualmente la expansión del Universo. Se trata de gráficas que registran los picos de BAO, uno de ellos es el Bosque de Lyman-α, explicado por Alma González:
“Es una galaxia muy distante que en su centro tiene un agujero negro y en su entorno hay mucho gas que se calienta porque está rotando en el centro empieza a emitir mucha radiación. Esa radiación sale de eso que vamos a llamar cuásar y viaja a través del espacio tiempo”, explicó la investigadora. Esa radiación deja una huella y es parte de las mediciones de DESI.
En principio, no, anticipan los investigadores. “Ya se habían detectado algunos síntomas de que esa constante cosmológica quizás podría variar en el tiempo. Ahora venimos a la nueva generación de este tipo de experimentos espectroscópicos con una mucho mayor precisión y un orden magnitud más de mediciones”, aseguró Octavio Valenzuela.
Hasta ahora solo se sabe que la energía oscura existe y que tiene efectos en el Universo. “Lo que hemos encontrado es que el Universo, en lugar de irse frenando como cuando uno avienta una pelota hacia el cielo (por la fuerza de gravedad), prende un motor y de repente se aleja cada vez más rápido. Eso es la energía oscura”, explicó De la Macorra.
De acuerdo con el investigador Alejandro Avilés, la energía oscura ha sido considerada como una constante cosmológica con valores de W0=-1 y Wa=0, pero DESI propone que ese valor es variable. “De confirmarse, estaríamos ante uno de los más grandes descubrimientos de los últimos 30 años en la cosmología”, anticipó el investigador.
Con las mediciones de las interacciones de la energía oscura se puede inferir que el Universo no es estático sino que se está expandiendo de manera acelerada. “La energía oscura está aquí pero su densidad es tan pequeña que no la sentimos, pero sabemos que está aquí”, dijo Jorge Cervantes.
Por su parte, Tonatiuh Matos resumió el descubrimiento principal de DESI hasta el momento: “teníamos algo que, incluso, llamábamos Modelo Estándar, el que ya pensábamos era el modelo del Universo, ´la materia oscura es la constante cosmológica, es una partícula fría´. Y, ¿qué está encontrando DESI? que no es cierto”, dijo.
En los planes del grupo de investigación de DESI está, primero, terminar el sondeo de galaxias y cuásares al final del año 2025, y participar en una segunda parte del proyecto con el que buscan obtener más datos que les permita reducir la incertidumbre sobre eso que todavía se desconoce: la energía oscura.
“Tenemos las mediciones más precisas de BAO a la fecha, tenemos detecciones significativas, por primera vez, de algunos de los trazadores, y los datos que tengamos cuando termine DESI serán tres veces más grandes” aseguró Mariana Vargas.
DESI es el ejemplo de un proyecto internacional, colaborativo, de largo aliento, y que permitirá crear una nueva generación de estudiantes que son expertos en el uso de tecnologías cosmológicas.
