Hacia la comprensión de la energía oscura y la radiación del fondo cósmico

La investigadora Irene Sendra del Departamento de Física Teórica e Historia de la Ciencia en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) se ha asomado al universo más antiguo para estudiar la radiación de fondo de microondas, el ‘eco’ que quedó tras el Big Bang.

“Es la prueba más lejana que tenemos del universo, y su estudio nos dice que el número efectivo de neutrinos –partículas subatómicas sin carga y casi sin masa– es superior a tres”, explica la investigadora. “Sin embargo, realmente sabemos, por el modelo estándar, que solo hay tres tipos de neutrinos. Por lo tanto, tenemos un valor un tanto malsonante, y tratamos de explicar ese exceso”.

La propuesta de Sendra, cuyos detalles se han publicado en la revista Physical Review, va en la dirección de la teoría de cuerdas, que considera a las partículas como ‘estados vibracionales’ de un objeto más básico denominado ‘cuerda’.

Según sus resultados, el exceso de neutrinos se puede interpretar como la contribución de ondas gravitacionales primordiales, producidas por la interacción de cuerdas cósmicas en la época en la que se produjo el fondo cósmico de microondas.

Desvelar misterios 'oscuros'

El complejo estudio es el último publicado de una serie de investigaciones de la científica, interesada también por desvelar los misterios de la energía y la materia oscura. Ya en su tesis proponía la hipótesis de que la energía oscura podría ser dinámica.

Hasta ahora el modelo más aceptado, conocido como Lambda-CDM, explica la aceleración del universo por medio de una constante cosmológica, cuya ecuación de estado se considera tendría un valor de -1. Este valor se mantendría constante a lo largo de toda la evolución del universo. Sin embargo, algunas observaciones no se ajustan a este modelo.

“Nosotros buscamos una energía oscura dinámica que varía con el tiempo, aplicamos varios modelos a los datos observacionales, jugamos con pequeñas perturbaciones, y hemos visto que sí se ajustan mejor que una constante”, explica Sendra, que ha utilizado herramientas matemáticas para el trabajo.

“A través de muchas iteraciones, vemos qué valores tomarían las constantes de nuestro modelo. La ecuación de estado de la energía oscura ahora vale prácticamente -1, pero parece haber evolucionado desde valores distintos en el pasado –señala–, sin embargo, persiste aún un porcentaje de error grande en la determinación de esos valores”.

Según los cálculos de Sendra, estos datos son consistentes con una energía oscura dinámica, que variaría con el desplazamiento hacia la banda roja del espectro del universo. Resultados aún no publicados, obtenidos en colaboración con el Premio Nobel de Física de 2011 Adam Riess, ahondan en esta dirección.

Por otra parte, la investigadora también ha propuesto un nuevo modelo que unifica la energía oscura con la materia oscura: “Podrían ser una misma cosa que se manifiesta de diferente manera según el contexto. Nosotros hemos explicado mediante una única componente el efecto de las dos, y las observaciones dan mejores resultados que otras propuestas donde también se intenta unificar materia y energía oscura”.