Cinvestav se integra a experimento internacional para estudiar energía oscura

Durante la segunda década del siglo pasado observaciones del astrónomo Edwin Hubble mostraron que las galaxias se alejan unas de otras, confirmando la expansión del Universo; en 1998, a partir de observaciones en la luz de las supernovas, se dedujo que dicho fenómeno no es constante, sino acelerado, evidenciando la existencia de una forma de energía denominada oscura.

Con el propósito de estudiar a fondo este fenómeno, a finales de octubre de este año se realizaron las primeras pruebas del proyecto Dark Energy Spectroscopic Instrument, mejor conocido como DESI, donde el equipo científico de Tonatiuh Matos Chassin, investigador del Departamento de Física del Cinvestav, se integró a ese experimento multinacional.  

La tecnología de DESI se ha desarrollado desde hace varios años y consiste en colocar frente al telescopio Nicholas U. Mayall, del Observatorio Nacional Lawrence Berkley, en Arizona, una placa de metal donde se acomodan cinco mil fibras ópticas (del tamaño de un cabello) que captan con precisión la luz proveniente de galaxias específicas, las fibras transmiten los fotones o luz para ser analizados en una computadora.

Las fibras ópticas se colocan de manera automática con un robot para generar una fotografía de las galaxias y su ubicación; con esta tecnología se espera que en cinco años se pueda hacer un censo de ellas, que calculan entre 30 y 40 millones; actualmente el mayor número registrado es de dos millones, por lo tanto, en este experimento el factor aumenta a más de 10, con lo cual se pretende hacer un mapa tridimensional del Universo. 

“Nosotros estamos concentrados en el análisis de datos, se va a observar el centro de las galaxias al por mayor para saber dónde se encuentran, cuáles es su metalicidad, tamaño y forma; con esto ya podemos empezar a comparar modelos de materia oscura, de hecho, lo estamos haciendo de inmediato”, explicó Matos Chassin.

El grupo de investigación del Cinvestav también estudiará las oscilaciones acústicas de bariones, a fin de corroborar hipótesis que consideran a la energía oscura como cargada con una especie de un fotón oscuro; con ello pretenden observar si las repercusiones de ese fotón podrían darse en dichas oscilaciones.

Otro campo donde participa el Cinvestav es en el análisis de los datos estadísticos, con el propósito de diseñar software especializado, mediante simulaciones numéricas, para poder estudiar el fenómeno con el uso de inteligencia artificial y hacer comparaciones a partir de las observaciones obtenidas. Además, “en el futuro quisiéramos involucrarnos en el desarrollo tecnológico, porque generan muchas patentes y podríamos participar de ellas”, sostuvo Tonatiuh Matos.

El modelo de energía oscura del grupo del Cinvestav propone que la naturaleza de este fenómeno es un campo escalar con una partícula de spin cero, con un solo parámetro libre y concluye que debería ser una masa extremadamente pequeña o ultraligera; cuando se presentó esta propuesta la comunidad científica pensó que no podía existir una partícula así, pero en 2016 Edward Witten, con la Teoría de Cuerdas, encontró que esa masa sí podía darse y ser muy natural; en el modelo estándar es bastante común.

“No hay nada que contradiga la existencia de una partícula de este estilo, por ello el modelo adquirió mucha relevancia, porque se encuentra acorde con todas las observaciones. Análisis nuevos indican que las galaxias satélites giran en un solo plano, eso no puede ser explicado por ningún modelo, pero nosotros podremos demostrar que el campo escalar tiene esa predicción sin ningún problema, eso es bastante relevante”, sostuvo Matos Chassin.

El objetivo de hacer un censo preciso de las galaxias es que el resultado se puede comparar con los modelos propuesto de energía oscura y las barras de error se reducirían. Por ejemplo, Cinvestav tiene una propuesta escalar y con las observaciones actuales solo puede decir que su masa se debe encontrar entre 10 a la menos 21 o 23 electronvolt, si las barras de error disminuyen se pude medir con mayor precisión esa masa,

“Las primeras pruebas de DESI ya se realizaron y cualquier resultado que se obtenga sobre qué es la energía oscura va a modificar el paradigma completo de la Física y de la ciencia en el mundo”, aseguró Tonatiuh Matos Chassin.