Miden las galaxias con una precisión sin precedentes

Investigadores del 'Baryon Oscillation Spectroscopic Survey' (BOSS) han medido la distancia de las galaxias a más de 6.000 millones de años luz de distancia con una precisión sin precedentes de sólo un 1 por ciento. Sus mediciones ponen nuevos límites a las propiedades de la misteriosa "energía oscura", que se cree que se extiende por el espacio vacío, haciendo que la expansión del universo se acelere.

"No hay muchas cosas en nuestra vida diaria que conozcamos con una precisión del 1 por ciento --destaca David Schlegel, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) e investigador principal del BOSS--. Ahora conozco el tamaño del universo mejor que el tamaño de mi casa".

Estas nuevas mediciones de distancia las ha presentado este miércoles en una reunión de la Sociedad Astronómica Americana el astrónomo Daniel Eisenstein, del Harvard-Smithsonian para Astrofísica y director del 'Sloan Digital Sky Survey III' (SDSS-III), una colaboración mundial de la que BOSS forma parte.

"La determinación de la distancia es un reto fundamental de la astronomía --agrega Eisenstein--. Uno ve algo en el cielo y piensa: ¿a qué distancia está? Una vez que sabe a qué distancia está, aprender todo lo demás es mucho más fácil".

A lo largo de la historia, los astrónomos han cumplido con este desafío usando muchas técnicas diferentes: por ejemplo, las distancias a los planetas del sistema solar se pueden medir con bastante precisión utilizando el radar, pero para los objetos más lejanos, los astrónomos deben recurrir a métodos menos directos.

Independientemente del método, cada medición tiene cierto grado de incertidumbre, que puede expresarse como un porcentaje de lo que se está midiendo. Por ejemplo, si se calcula la distancia desde Washington DC a Nueva York (322 kilómetros) a unos 3,20 kilómetros del verdadero valor, se ha medido con una precisión de un 1 por ciento.

Sólo unos pocos cientos de estrellas y algunos cúmulos de estrellas están lo suficientemente cerca para medir las distancias con una precisión del 1 por ciento de exactitud. Casi todas ellas se encuentran sólo a unos pocos miles de años luz de distancia y todas están todavía dentro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Yendo un millón de veces más lejos, las nuevas mediciones de BOSS sondearon más allá de nuestra galaxia para mapear el Universo con una precisión sin precedentes.

Con estas nuevas medidas, los astrónomos de BOSS están haciendo nuevos avances para entender la materia oscura. "Todavía no entendemos qué es la energía oscura --reconoce Eisenstein-- pero podemos medir sus propiedades. Luego, se comparan estos valores con los que esperamos que sean, dada nuestra comprensión actual del Universo. Cuanto mejor sean nuestras mediciones, más podemos aprender" .

Realizar una medición con una precisión del 1 por ciento a una distancia de 6.000 millones de años luz requiere una técnica completamente diferente a partir de mediciones en el sistema solar o la Vía Láctea. BOSS, el mayor de los cuatro proyectos que conforman el 'Sloan Digital Sky Survey III' (SDSS- III) , fue construido para aprovechar las ventajas de esta técnica: la medición de las llamadas "oscilaciones acústicas de bariones" (BAO, en sus siglas en inglés), ondulaciones periódicas sutiles en la distribución de las galaxias en el cosmos.

Estas ondas son huellas de las ondas de presión que se movían durante los inicios del universo, cuando era tan caliente y denso que las partículas de luz (fotones) se trasladaron junto con los protones y los neutrones (conocidos colectivamente como "bariones") que hoy conforman los núcleos de los átomos. El tamaño original de estas ondulaciones se conoce y su tamaño hoy en día se puede medir por el mapeo de las galaxias.

Hacer estas medidas requiere un mapa de localización de 1,2 millones de galaxias. BOSS utiliza un instrumento especializado que puede hacer mediciones detalladas de 1.000 galaxias a la vez y estas mediciones de BOSS son consistentes con una forma de energía oscura que se mantiene constante a través de la historia del Universo.

Esta "constante cosmológica" es uno de los seis números necesarios para hacer un modelo que coincida con la forma y la estructura a gran escala del Universo. Schlegel compara este modelo de seis números con un panel de vidrio, que se fija en su lugar por tornillos que representan las diferentes medidas de la historia del Universo.

"BOSS tiene ahora uno de los tornillos más apretados y sólo le hemos dado otra media vuelta", pone como ejemplo Schlegel. "Cada vez que se incrementa la tensión y el vidrio no se rompe, es un éxito del modelo", agrega este autor de la investigación, cuyos resultados se publican en 'Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'.