ENERGIA OSCURA Y RAYOS GAMMA

¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura, un componente recientemente descubierto dominante del Universo hoy en día? La expansión más acelerada de la energía oscura es una propiedad intrínseca del espacio-tiempo en sí mismo o, más bien un campo desconocido para la ciencia? Un nuevo método de medición de distancia desarrollado por científicos de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia (FUW) y la Universidad de Nápoles Federico II puede proporcionar la respuesta. "Estamos en condiciones de determinar la distancia de una explosión en la base de las propiedades de la radiación emitida durante las explosiones de rayos gamma. Teniendo en cuenta que algunas de estas explosiones están relacionadas con los objetos más alejados en el espacio que conocemos, podemos , evaluar la velocidad de expansión del espacio-tiempo, incluso en los períodos relativamente tempranos después del Big Bang ", dice el profesor Marek Demiański (FUW). El método fue utilizado para verificar los modelos de la estructura del universo que contiene energía oscura. En 1998, durante el análisis de la luminosidad de las supernovas Tipo Ia, se descubrió que las explosiones más remotas parecían ser demasiado débiles. Las supernovas tipo Ia aparecen en sistemas binarios. Una de las estrellas es una enana blanca, una reliquia de un ciclo evolutivo de las estrellas similares al sol. Cuando la segunda estrella del sistema entra en la fase de gigante roja y se hincha, sus capas externas, que contiene principalmente hidrógeno, comienzan a caer sobre la enana blanca, que poco a poco crece en masa. Cuando la enana blanca alcanza 1,4 masas solares, explota y es completamente destrozada. Dado que las condiciones que provocan la explosión son similares en todo momento, las supernovas Tipo Ia liberan siempre más o menos la misma cantidad de energía. Los astrónomos se basan en esta propiedad para medir distancias en el espacio.


El brillo tenue de la distancia de las supernovas de tipo Ia era una clara indicación de que estaban aún más distantes de lo previsto. En lugar de frenar la expansión, el Universo se estaba acelerando. Una nueva forma de masa-energía - la energía oscura - necesaria para ser introducida en la teoría a fin de conciliar los modelos anteriores del Universo, con las observaciones. Los cálculos indican la existencia de una enorme cantidad de energía oscura, casi 20 veces mayor que la cantidad de masa-energía relacionada con el mundo accesible a los sentidos humanos. "Durante la noche, la energía oscura se convirtió, literalmente, en el mayor misterio del universo," dice el profesor Demiański.

A día de hoy nadie sabe exactamente qué es la energía oscura. Hay dos modelos que explican su naturaleza. De acuerdo con la primera, la energía oscura es una propiedad que se describe por la constante cosmológica introducida por el famoso Albert Einstein. Según el segundo modelo, la acelerada expansión se debe a algún campo escalar desconocido. "En otras palabras, es esto o lo otro: o bien el espacio-tiempo se expande por sí mismo o se amplía por un campo escalar dentro de la física", dice el profesor Demiański.

El examen de la densidad de energía oscura en varios períodos después del Big Bang puede ayudar a elegir el modelo correcto. Si la densidad se mantuvo constante, significaría que la energía oscura está relacionada con la constante cosmológica, es decir, la propiedad del espacio-tiempo. Pero si la aceleración del Universo es causada por un campo escalar, entonces, dada la inflamación en marcha del espacio-tiempo, la densidad de la energía oscura debe cambiar. "Esto solía ser un problema. Con el fin de evaluar los cambios en la densidad de la energía oscura inmediatamente después del Big Bang, es necesario saber cómo medir la distancia a objetos muy lejanos.

El grupo de astrofísicos polaco e italiano sugirió el uso de rayos gamma (GRBs),en las explosiones más potentes observadas en el universo actual, para medir la mayor distancia en el Universo. Se analizaron los estallidos largos que probablemente surgieron durante el colapso del núcleo de una gran estrella. El proceso conduce a la formación de un agujero negro. La radiación gamma emitida en ese momento es tan intensa que incluso los objetos que explotaron hace 400 millones años después del Big Bang se pueden observar.

El principal problema era la forma de evaluar el total de energía de una explosión. Para ello, los científicos analizaron las bases de datos de las explosiones gamma anteriores. Resultó que una parte de las explosiones ocurrieron en galaxias que podrían ser la distancia con la que se mide por el uso otros métodos, como por ejemplo, por medio de las supernovas Tipo Ia. "Nos centramos en esos casos. Conociamos la distancia a la galaxia y también sabíamos la cantidad de energía de la explosión que llegó a la Tierra. Esto nos permitió calibrar la ráfaga, es decir, calcular el total de energía de la explosión, "explica el profesor Demiański.

El siguiente paso fue encontrar las dependencias estadísticas entre las distintas propiedades de la radiación emitida durante un estallido de rayos gamma y la energía total de la explosión. Estas relaciones fueron descubiertas. "No podemos dar una explicación física de por qué ciertas propiedades de las explosiones de rayos gamma están relacionados", señala el Prof. Demiański. "Pero podemos decir que si la radiación tiene propiedades registradas tal y cual, luego de la explosión tenía una energía tal y tal. Esto nos permite utilizar ráfagas como llamaradas estándar para medir distancias."

El equipo de científicos de las universidades de Varsovia y Nápoles, dirigido por el Dr. Ester Piedipalumbo, analizó los datos recogidos por los astrónomos. Son extremadamente raros los estallidos de rayos gamma remotos . El catálogo Amanti lista 95 de esos fenómenos y no dio suficientes pistas sobre la naturaleza exacta de la energía oscura. "Es bastante decepcionante. Pero lo importante es el hecho de que tenemos en nuestras manos una herramienta para verificar las hipótesis sobre la estructura del Universo. Todo lo que necesitamos hacer ahora es esperar los fuegos artificiales cósmicos que estan por venir", concluyó el profesor Demiański.

La insuficiente cantidad de datos de observación sigue siendo el principal problema en el análisis de los datos de los estallidos de rayos gamma. Por esta razón, muchos grupos de astrónomos y astrofísicos combinan sus esfuerzos con el fin de registrar la forma más rápida y precisa posible. Uno de estos proyectos es "Pi of the Sky", un sistema de telescopios robóticos para la monitorización en tiempo real de grandes áreas del cielo, co-organizado por la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.

"Los errores causados por los datos inadecuados son mucho menores que los que se deben a la total ausencia de datos". Charles Babbage

"End of transmission"