El deslumbrante mapa del universo en 3D: la historia de la expansión cósmica en una imagen

Científicos de 30 instituciones del mundo produjeron una imagen de 11.000 millones de años del universo, el mayor mapa cósmico tridimensional jamás creado hasta el momento, resultado de un análisis de más de 4 millones de galaxias, cuásares ultra brillantes y llenos de energía.

Este nuevo hallazgo llena vacíos significativos en la exploración de su historia. “Durante cinco años, hemos trabajado para llenar ese vacío, y estamos utilizando esa información para proporcionar algunos de los avances más importantes en cosmología en la última década”, subrayó el cosmólogo Kyle Dawson de la Universidad de Utah, quien lidera el equipo del Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Los nuevos resultados provienen del Estudio Espectroscópico de Oscilación Baryon extendido (eBOSS), una colaboración internacional de más de 100 astrofísicos que integran el SDSS. La mayoría de los datos recopilados fueron tomados por un telescopio óptico en Nuevo México durante seis años. Will Percival de la Universidad de Waterloo en Ontario, Canadá, subrayó que el resultado final representa una “historia completa de la expansión del universo”.

Una mirada cercana al mapa muestra los filamentos y vacíos que definen la estructura en el universo, comenzando desde el momento en que el universo tenía apenas unos 300.000 años. A partir de este mapa, los investigadores miden patrones en la distribución de galaxias, que proporcionan varios parámetros clave del universo con una precisión superior al uno por ciento. Las señales de estos patrones se muestran en las inserciones de la imagen.

La etapa más temprana del universo, la que le sigue al Big Bang, es relativamente conocida a través de extensos modelos teóricos y la observación del fondo cósmico de microondas: la radiación electromagnética del cosmos naciente. Los estudios de galaxias y mediciones de distancia también contribuyeron a una mejor comprensión de la expansión del Universo durante miles de millones de años. Pero hasta este momento existía una “brecha problemática en el medio de 11 mil millones de años” que los investigadores no habían podido llenar, según explicó Dawson. "Quedaban pendientes algunos datos entre el inicio del Universo y el periodo actual", puntualizó. 

Este mapa representa el esfuerzo combinado de más de 20 años de mapeo del universo utilizando el telescopio de la Fundación Sloan. La historia cósmica revelada en este mapa muestra que hace unos seis mil millones de años, la expansión del universo comenzó a acelerarse, y desde entonces siguió haciéndose cada vez más rápido.

Esta expansión acelerada parece deberse a un misterioso componente invisible del universo llamado "energía oscura", consistente con la Teoría General de la Relatividad de Einstein, pero extremadamente difícil de conciliar con nuestra comprensión actual de la física de partículas.

El estudio puntual del mapa en 3D

En total, el equipo de eBOSS hizo públicos los resultados de más de 20 artículos científicos. Esos documentos describen, en más de 500 páginas, los análisis del equipo de los últimos datos de eBOSS.

"En 2012, lancé el proyecto con la idea de producir el mapa más completo del Universo en tres dimensiones, utilizando por primera vez como marcadores las galaxias que todavía producen estrellas y los cuásares", recordó Jean-Paul Kneib, astrofísico de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL).

Respecto a la parte del mapa relativa al Universo ubicado a 6.000 millones de años luz, los investigadores observaron las galaxias más viejas y rojizas. Para las más lejanas, se concentraron en las galaxias más jóvenes, las azules.

Para ir más lejos aun, o sea hasta 11.000 millones de años-luz de distancia, utilizaron cuásares, los agujeros negros supermasivos ubicados en el centro de muchas galaxias y que son los objetos más luminosos por la cantidad de energía que irradian cuando la materia que los rodea cae en su interior.

El mapa muestra que en cierto momento la expansión del Universo se aceleró y después siguió su ritmo. La teoría astrofísica llama a ese período "la gran inflación".

Los astrofísicos son concientes hace décadas de que el Universo se está expandiendo, y fue el astrónomo estadounidense Edwin Hubble que en la primera mitad del siglo XX descubrió la constante de esa aceleración.

Si embargo, los estudios más recientes --entre ellos los de este trabajo-- confirman que la "constante de Hubble", sería un 10% inferior al valor observado, diferencia que los científicos atribuyen a la energía oscura.