Ya podemos medir el hidrógeno cósmico sin mapas de galaxias. Es un paso clave para entender la energía oscura

Nuestro Universo se expande más o menos como un globo que se infla poco a poco. La expansión no se debe a que las galaxias se muevan por el espacio, sino a que el propio espacio se estira. Por eso se usa la metáfora del globo. Si las visualizamos como puntos dibujados en un globo, cuando este se va inflando se separan cada vez más. Hoy en día sabemos que, además, esa expansión se está acelerando con el tiempo. Se cree que esto se debe a una energía misteriosa, bautizada como energía oscura. Pero es tan enigmática que ni siquiera sabemos cómo se comportará con el tiempo. 

Ahora, un equipo internacional de científicos ha dado un paso para poder comprobarlo, midiendo la emisión de hidrógeno neutro procedente del Universo. Para ello han usado un método que ya existía, pero lo han perfeccionado. 

CHIME. El Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) es un experimento que mide el hidrógeno procedente de distintas ubicaciones del Universo. Dado que el hidrógeno es el elemento más abundante del Universo y el ingrediente principal de las estrellas, es una buena señal para ver cómo se han ido separando las galaxias. 

Hasta ahora, CHIME medía el hidrógeno acumulado procedente de distintos puntos y distancias. Si medía mucha intensidad en un punto, se entendía que había muchas galaxias. Si había menos, se interpretaba que había pocas. Pero aquí hay dos problemas. Por un lado, CHIME mide también interferencias procedentes de la Tierra y ruido de fondo de las emisiones de la Vía Láctea. Por otro lado, para saber si realmente estaba captando la ubicación de galaxias, era necesario comparar los datos con mapas de galaxias tomados por telescopios. Esto era muy caro. Por eso, los autores de los dos estudios que se han publicado recientemente hicieron una serie de cambios en el software que permitieron medir el hidrógeno directamente. 

Por qué el hidrógeno. En los albores del Universo, la materia era un gas denso y caliente, por el que viajaban ondas de presión. Sin embargo, unos 380.000 años después del Big Bang, esta materia se fue enfriando poco a poco, hasta un punto en el que esas ondas dejaron de propagarse y se quedaron “congeladas”. Podríamos compararlo con un estanque cuya agua se congela justo después de lanzar una piedra, de modo que la onda que esta genera se queda dibujada para siempre. El resultado es una huella con un tamaño de 500 millones de años luz, en la que, por la conformación que tenía entonces el Universo, es más probable encontrar materia agrupada.

Para comprender cómo se expande el Universo y qué energía lo está provocando, habría que hacer un seguimiento de esa huella, cuyo tamaño aparente cambia con la distancia. Como cuando un pintor representa un árbol más pequeño si está más lejos o más grande si está cerca del observador. Dado que esa materia que se agrupa debe tener una gran proporción de hidrógeno, para seguirla lo ideal es medir este elemento. Aquí es donde entra en juego CHIME. 

Lo que ya se ha visto. Los científicos que mejoraron el software de CHIME usaron datos de 94 noches de observación de este experimento tomados en 2019. Esta vez no fue necesario recurrir a catálogos establecidos para medir los niveles de hidrógeno. Y lo mejor es que lo que encontraron es consistente con las predicciones del modelo cosmológico estándar, por lo que parece que el método funciona. De todos modos, con solo 94 noches no se puede analizar la evolución de la energía oscura. Eso esperan hacerlo a partir de ahora, con los 7 años de observación de los que disponen gracias a CHIME. 

Tres escenarios posibles. La energía oscura podría evolucionar de muchas formas, aunque estos científicos valoran tres: una expansión eterna, un big rip o un big crunch. El primer escenario sería el menos dramático, ya que la expansión seguiría eternamente, sin llegar a ningún punto crítico. En cambio, con el big rip la energía oscura sería cada vez más intensa, de modo que la expansión se aceleraría hasta vencer a las fuerzas que mantienen la materia cohesionada. Primero se separarían los cúmulos de galaxias, después las galaxias individuales, a continuación las estrellas, luego los planetas y finalmente se desgarrarían hasta los átomos. 

En el caso del big crunch, ocurriría lo contrario. La energía oscura se debilitaría y toda la materia se condensaría de manera que el Universo colapsaría. Sería como un Big Bang hacia atrás. De momento, es imposible saber el escenario que tendrá lugar; pero, quizás, con 7 años de observación de CHIME podamos conseguirlo. Ahora, al menos, sabemos que el nuevo método funciona. 

Imágenes |  Colaboración CHIME

En Xataka | 110 años después, Einstein sigue ganando apuestas: el telescopio Euclid ha descubierto un anillo en el espacio-tiempo