El catálogo más extenso de estrellas enanas blancas vampíricas explosivas jamás recopilado proporciona nueva evidencia de que la energía oscura, la misteriosa fuerza que acelera la expansión del universo, se está debilitando con el tiempo.
Las primeras pistas sobre la evolución de la energía oscura, que representa aproximadamente el 70% de la masa y energía del universo, fueron proporcionadas el año pasado por el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Esta indicación fue sorprendente porque la mejor descripción que tenemos del cosmos, el modelo estándar de cosmología o modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM), predice que la energía oscura debería ser constante a lo largo del tiempo.
Nuevos resultados del proyecto supernova cosmology
Estos nuevos resultados, proporcionados por el Supernova Cosmology Project y que consisten en 2,087 estrellas vampíricas detonantes, también conocidas como supernovas Type 1a estandarizadas, constituyen otra línea de evidencia de que la energía oscura no es constante y que el modelo LCDM podría necesitar revisión.
Si la energía oscura se está debilitando, esto tendría ramificaciones para nuestra comprensión de cómo terminará el cosmos.
«La energía oscura constituye casi el 70% del universo y es lo que impulsa la expansión, por lo que si se está debilitando, esperaríamos ver que la expansión se ralentice con el tiempo», explicó David Rubin, líder del equipo e investigador de la Universidad de Hawaii en Mānoa. «¿El universo se expande para siempre, o eventualmente se detiene, o incluso comienza a contraerse de nuevo? Depende de este equilibrio entre la energía oscura y la materia».
Vampiros explosivos y reglas cósmicas
Las supernovas Type 1a involucran remanentes estelares llamados enanas blancas que quedan cuando mueren estrellas del tamaño del Sol. Cuando están en asociaciones binarias cercanas con otras estrellas, estos cadáveres estelares pueden robar materia como un vampiro cósmico.
Este material se acumula en una enana blanca hasta que la estrella muerta supera el llamado límite de Chandrasekhar, alrededor de 1.4 veces la masa del Sol. Exceder este límite significa que la enana blanca puede convertirse en supernova.
Las explosiones resultantes son supernovas Type 1a, y son útiles como herramienta de medición para los astrónomos porque su salida de luz es uniforme de evento a evento. Al comparar supernovas Type 1a a diferentes distancias y ver cómo su luz ha sido desplazada al rojo por la expansión del universo, se puede obtener el valor de la tasa de expansión del universo (la constante de Hubble).
El catálogo Union3
Desde el descubrimiento inicial en 1998 con 50 supernovas Type 1a, los astrónomos han observado 2,000 supernovas adicionales con diferentes telescopios. Este nuevo proyecto corrige cualquier diferencia entre esas observaciones causada por diferentes instrumentos astronómicos para crear el conjunto de datos de supernovas Type 1a estandarizado más grande jamás creado. Se llama Union3.
Union3 contiene 2,087 supernovas de 24 conjuntos de datos diferentes que abarcan 7 mil millones de años de tiempo cósmico. Se basa en las 557 supernovas catalogadas en un conjunto de datos original llamado Union2.
Evidencia convergente de múltiples fuentes
El análisis de Union3 parece corroborar los resultados de DESI – que la energía oscura se está debilitando con el tiempo – pero los resultados aún no son concluyentes.
«No creo que nadie esté saltando de emoción todavía, pero eso es porque los científicos estamos suprimiendo cualquier euforia prematura ya que sabemos que esto podría desaparecer una vez que obtengamos datos aún mejores», dijo Saul Perlmutter, miembro del equipo de estudio e investigador en Berkeley Lab. «Por otro lado, la gente ciertamente se está incorporando en sus sillas ahora que dos técnicas separadas están mostrando desacuerdo moderado con el modelo simple Lambda CDM».
Perlmutter, quien compartió el Premio Nobel de Física 2011 por descubrir esta extraña fuerza, añadió: «Es emocionante que finalmente estemos comenzando a alcanzar niveles de precisión donde las cosas se vuelven interesantes y puedes comenzar a diferenciar entre las diferentes teorías de la energía oscura».
Perspectivas futuras
El conjunto de datos de supernovas Type 1a del equipo crecerá con tres conjuntos de datos adicionales que se agregarán el próximo año. Dos de estos serán supernovas de alto corrimiento al rojo vistas a grandes distancias, mientras que uno contendrá más supernovas locales de bajo corrimiento al rojo.
«Queríamos establecer una línea base antes de traer varios cientos de nuevas supernovas de bajo corrimiento al rojo, que es una de las áreas donde la calibración es más crucial y donde tenemos algunos de los conjuntos de datos más débiles en los resultados hasta ahora», explicó Greg Aldering, miembro del equipo de estudio.
El observatorio Vera C. Rubin
Este análisis se verá aún más reforzado cuando comiencen a llegar los datos del Observatorio Vera C. Rubin. Se proyecta que Rubin podría descubrir potencialmente 1 millón de supernovas Type 1a durante su encuesta de diez años llamada Legacy Survey of Space and Time (LSST).
La investigación podría realmente dar resultados cuando se combine nuevamente y se compare con observaciones de fluctuaciones en las concentraciones tempranas de materia llamadas oscilaciones acústicas de bariones (BAO) medidas por DESI.
«BAO puede mirar más atrás en el tiempo cuando la energía oscura jugó un papel menor en el universo, y las supernovas son particularmente precisas en el universo más reciente», explicó Perlmutter. «Las dos técnicas se están volviendo lo suficientemente buenas como para que realmente podamos comenzar a decir cosas sobre los modelos de energía oscura».
«Hemos estado esperando llegar a este punto durante mucho tiempo», concluyó el científico ganador del Nobel.
