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Al mismo tiempo que la materia y la energía oscuras generan más preguntas que respuestas acerca de la evolución y la dinámica del Universo, otro posible nuevo fenómeno obliga a los astrofísicos a repensar los componentes del Cosmos: la radiación oscura.

Hasta hace muy poco tiempo se ha comenzado a analizar la posible existencia de esta clase de radiación dentro del modelo estándar de cosmología ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), así lo demostró Aztlán Elohim Bastarrachea Almodóvar, estudiante de maestría del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, durante su ponencia "Radiación oscura y los parámetros cosmológicos", en el Seminario de Estudiantes del 1 de octubre.

Aunque los científicos coinciden en una edad aproximada del Universo de 13.7 mil millones de años, que van desde el Big Bang hasta hoy, en realidad la fecha exacta es incierta. Para saberlo, los investigadores utilizan la constante de Hubble (H0) que sirve para saber la velocidad de expansión del Universo y se basa en el cálculo de los parámetros de densidad de materia y radiación.

El hecho de que nuestro Universo esté en expansión significa que la distancia entre una galaxia y otra, por ejemplo, aumenta en el tiempo, se van alejando entre sí cada vez más porque existe una velocidad relativa entre ellas. Hubble descubrió este fenómeno en 1929 y planteó la ley (H0) que muestra una proporcionaldidad de la velocidad en función de la separación.

Por eso los cosmólogos están tan interesados en el valor de H0, porque con él es posible preguntar (y acercarse a responder) cuánto tiempo le tomaría al Universo alcanzar el punto en que se crearon las galaxias, es decir, qué tan 'viejas' son.

Es aquí cuando tiene sentido hablar de radiación oscura debido a que "se cree que la radiación oscura existió en la época de dominación de la radiación, la época de igualdad entre materia y radiación" (cuando sus proporciones eran iguales), explicó el joven investigador a Noticias IFUNAM.

Confirmar la existencia de la radiación oscura resulta clave para saber con mayor exactitud la edad y otras características del Universo primigenio. Por ejemplo, dijo el investigador, "si esta [radiación] existió durante la nucleosíntesis del Big Bang, cuando se formaron los primeros elementos químicos a partir de reacciones nucleares, esto implicaría que las abundancias de los elementos ligeros como el helio fueron diferentes. (...) La proporción de Helio (Yp’) se incrementaría cerca de un 10%". Por el contrario, "si esta radiación extra u oscura ocurrió después de la nucleosíntesis, la cantidad de helio no sufriría tales cambios", explicó.

Surge entonces una serie de implicaciones, aquí, simplificadas: para saber la edad del Universo hay que calcular la constante de Hubble, para lo cual se necesitan saber los parámetros de densidad de radiación y de materia de esa época, que a su vez dependen de sus grados de libertad, también llamados N_eff.

"Si no conocemos el valor de H0 -explica Aztlán- se pueden tener diversos valores de las densidades de radiación o de materia de tal manera que el valor de H0 es el mismo, por lo que no hay certidumbre en los parámetros. Existe entonces una degeneración, es decir, muchos valores de H0 y muchos valores de N_eff que dan el mismo resultado".

Quiere decir que tanto N_eff como el valor de H0 son indeterminados y, en consecuencia, hay mayor incertidumbre sobre la edad del Universo. El investigador habla de un rango que va desde los 10 mil millones de años hasta los 13 mil o 14 mil millones de años.

En esta imagen pueden observarse algunas “degeneraciones” impuestas por N_eff sobre los demás parámetros. Imagen: Tesis de Aztlán Elohim Bastarrachea.

El objetivo entonces, tanto de Aztlán como de otros científicos, es romper con esa degeneración, es decir, 'constreñir' el valor de H0 para así también constreñir el valor de N_eff, es decir, ubicarlo bien, definirlo de tal manera que su desviación estándar disminuya para tener más certeza de que ese sea su valor.

Lo que Aztlán desarrolló en su tesis de maestría, en ese sentido, fue dejar libre el valor estándar de N_eff (3.046) y estudiar las consecuencias con un programa de cómputo denominado CosmoMC. "Cuando se permite variar este valor en las estimaciones de parámetros con el programa CosmoMC, el nuevo valor de N_eff permitido es mayor a 3.046, es decir que las mediciones cosmológicas permiten la existencia de 1 o 2 grados extra relativistas", dijo.

¿Qué significa un valor mayor a 3.046? De acuerdo con el investigador, esto implica un exceso del N_eff, lo que apuntaría a la presencia de una energía relativista "extra", y finalmente, la existencia de la radiación oscura.

Pero hay algo más interesante: "el hecho de que haya un grado extra relativista, es decir N_eff=4, nos diría que el universo es más joven y eso cambiaría la historia del Universo", explicó el investigador. "Hasta el momento con el programa CosmoMC y las combinaciones de datos que expongo en la tesis, se permite la existencia de este tipo de radiación extra y la edad del Universo se hace más pequeña (12.9 mil millones de años)" que la que se conoce actualmente.

El investigador, quien está por concluir su tesis, añadió que el entendimiento del Universo en todo su conjunto puede ser complicado, pero bajo ciertas aproximaciones resulta más sencillo.