Un equipo de investigación de la Escuela Imperial de Londres y la Universidad de Barcelona ha utilizado datos de estudios astronómicos para medir una distancia estándar que es central para nuestro entendimiento de la expansión del Universo.
Anteriormente, se ha logrado predecir el tamaño de esta “regla estándar” a partir de modelos teóricos que dependen de la explicación que da la relatividad general para la gravedad a grandes escalas. El nuevo estudio es el primero en llevar a cabo mediciones usando datos observados. Una regla estándar es un objeto que mantiene su tamaño físico de una manera consistente, por lo que una comparación de su aspecto real en el cielo provee una medida de su distancia a la Tierra.
“Nuestra investigación sugiere que los métodos actuales usados para medir la distancia en el Universo son más complicados de lo necesario,” dijo el profesor Alan Heavens del departamento de Física de la Escuela Imperial de Londres, quien condujo el estudio. “Tradicionalmente en cosmología, la relatividad generalocupa un lugar central en diferentes modelos e interpretaciones. Hemos demostrado que los datos actuales son lo suficientemente poderosos para medir la geometría y la historia de expansión del Universo sin recurrir a cálculos relacionados con la relatividad general.”
“Esperamos que esta aproximación derivada de datos, combinada con una cantidad siempre en aumento de datos de observación, puedan proveer mediciones más precisas que resultarán útiles para proyectos futuros que planean responder preguntas acerca de la aceleración de la expansión del Universo y la energía oscura.”
La regla estándar medida en la investigación es la escala de oscilación acústica bariónica. Este es un patrón de un largo específico que se encuentra impreso en el agrupamiento de materia creado por pequeñas variaciones en densidad en el Universo temprano (unos 400.000 años después del Big Bang).
El largo de este patrón, que es el mismo ahora que en ese momento, es la escala de oscilación acústica bariónica.
Ilustración del concepto de oscilación acústica de bariones. Créditos de la imagen: Chris Blake y Sam Moorfield.
El equipo calculó este largo en 143 Megaparsecs (cerca de 480 millones de años luz), que es similar a las predicciones arrojadas por modelos basados en la relatividad general.
Publicados en Physical Review Letters, los hallazgos de esta investigación sugieren que es posible medir distancias cosmológicas sin depender de modelos basados en la relatividad general.
La teoría de la relatividad general reemplazó a las leyes de Newton, convirtiéndose en la explicación aceptada acerca de cómo se comporta la gravedad a gran escala.
Muchos modelos astrofísicos importantes están basados en la relatividad general, incluyendo aquellos relativos a la expansión del Universo y los agujeros negros. Sin embargo, algunos puntos sin resolver rodean a la relatividad general. Éstas incluyen su falta de reconciliación con las leyes de la física cuántica y la necesidad de ser extrapolada varios órdenes de magnitud en escala para poder ser aplicada en marcos/contextos cosmológicos.
Ninguna otra ley ha sido extrapolada tanto y sin necesidad de un ajuste, así que sus suposiciones aún están abiertas a discusión.
El profesor Raúl Jimenez de la Universidad de Barcelona, co-autor del estudio, indicó: “Las incertidumbres que rodean a la relatividad general nos han motivado para desarrollar métodos que provean medidas más directas del cosmos, en lugar de depender tan completamente en inferencias de modelos. Para nuestro estudio, solo realizamos algunas suposiciones teóricas mínimas, como la simetría del Universo y una historia de expansión fluida.”
La profesora Licia Verde, de la Universidad de Barcelona y también co-autora del estudio, agregó: “Hay una gran diferencia entre medir distancias e inferir su valor indirectamente.
Generalmente, en cosmología, solo podemos hacer esto último; este es uno de esos casos raros y preciados donde podemos medir la distancia en forma directa.
La mayoría de las afirmaciones en cosmología asumen que la relatividad general funciona y que lo hace también en escalas extremadamente grandes, lo que significa que en muchos casos extrapolamos números en forma excesiva. Entonces, es reconfortante descubrir que podemos hacer afirmaciones fuertes e importantes sin depender de la relatividad general y que estas afirmaciones se condicen con las realizadas anteriormente.
Nos da confianza en que las observaciones que tenemos del Universo, por más extrañas y desconcertantes que sean, son realistas.”
En la investigación se utilizaron datos actuales de estudios astronómicos acerca de la luminosidad de la explosión de supernovas y de los patrones regulares de agrupamiento de la materia para medir el tamaño de la regla estándar.
La materia que creó esta regla estándar se formó 400.000 años después del Big Bang.
Durante este período, la física del Universo aún era relativamente simple, por lo que los investigadores no necesitaron considerar conceptos más “exóticos” como la energía oscura para llevar a cabo sus mediciones.
Ilustración del concepto de velas estándar y reglas estándar. Créditos: NASA/JPL – Caltech.
“En este estudio hemos usado medidas muy limpias,” explicó el profesor Heavens, “Y la teoría que aplicamos proviene de un tiempo relativamente cercano al Big Bang, cuando la física también lo era.
Esto significa que tenemos lo que creemos es un método preciso de medición basado en observaciones del cosmos. La astrofísica es un campo increíblemente activo, pero cambiante, y el apoyo a los diferentes modelos está sujeto a modificaciones.
Aún cuando los modelos son abandonados, las mediciones del cosmos sobrevivirán. Si podemos confiar en mediciones basadas en observaciones reales en lugar de en modelos teóricos, entonces es una buena noticia para la cosmología y la astrofísica.”
Original: http://www.fromquarkstoquasars.com/a…stances-space/
