Los investigadores han descubierto una forma de detectar y medir la energía oscura examinando el movimiento entre la Vía Láctea y las galaxias de Andrómeda. Esta técnica, que aún se encuentra en sus primeras fases, permite estimar el valor superior de la constante cosmológica, un modelo sencillo de energía oscura, que es cinco veces superior a los valores determinados en el universo primitivo.
Investigadores de la Universidad de Cambridge han descubierto una nueva forma de medir la energía oscura (la misteriosa fuerza que constituye más de dos tercios del universo y es responsable de su acelerada expansión) en nuestro propio patio cósmico.
Los investigadores descubrieron que puede ser posible detectar y medir la energía oscura estudiando Andrómeda, nuestro vecino galáctico que se encuentra en un lento curso de colisión con la galaxia. vía Láctea.
Desde que se identificó por primera vez a finales de la década de 1990, los científicos han utilizado galaxias muy distantes para estudiar la energía oscura, pero aún tienen que detectarla directamente. Sin embargo, los investigadores de Cambridge descubrieron que al estudiar cómo la galaxia de Andrómeda y la Vía Láctea se acercan entre sí dadas sus masas colectivas, pueden poner un límite superior al valor de la constante cosmológica, el modelo más simple de energía oscura. El límite superior que encontraron es cinco veces mayor que el valor de la constante cosmológica que se puede detectar en el universo temprano.
Aunque esta tecnología aún se encuentra en una etapa temprana de desarrollo, los investigadores dicen que es posible detectar la energía oscura estudiando nuestro propio vecindario cósmico. Los resultados se reportan en el Cartas de revistas astrofísicas.
Todo lo que podemos ver en nuestro universo y en el cielo –desde pequeños insectos hasta galaxias masivas– constituye sólo el cinco por ciento del universo observable. El resto es oscuridad: los científicos creen que alrededor del 27% del universo está compuesto de materia oscura, que mantiene unidas las cosas, mientras que el 68% es energía oscura, que separa las cosas.
«La energía oscura es un nombre general para una familia de modelos que se pueden agregar a la teoría de la gravedad de Einstein», dijo el primer autor, el Dr. David Benisti, del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica. «La versión más simple de esto se conoce como constante cosmológica: una densidad de energía constante que separa a las galaxias entre sí».
Einstein añadió temporalmente la constante cosmológica a su teoría de la relatividad general. Desde los años 1930 hasta los años 1990, la constante cosmológica se fijó en cero, hasta que se descubrió que una fuerza desconocida, la energía oscura, estaba acelerando la expansión del universo. Hay al menos dos grandes problemas con la energía oscura: no sabemos exactamente qué es y no la hemos detectado directamente.
Desde que se identificó por primera vez, los astrónomos han desarrollado una variedad de métodos para detectar la energía oscura, la mayoría de los cuales implican estudiar objetos del universo primitivo y medir qué tan rápido se alejan de nosotros. Desentrañar los efectos de la energía oscura hace miles de millones de años no es fácil: debido a que es una fuerza débil entre galaxias, la energía oscura es fácilmente superada por fuerzas mucho más fuertes dentro de las galaxias.
Sin embargo, hay una región del universo que es sorprendentemente sensible a la energía oscura y se encuentra en nuestro propio patio cósmico. La galaxia de Andrómeda es la pariente más cercana de nuestra Vía Láctea, y las dos galaxias están en curso de colisión. A medida que se acerquen, las dos galaxias comenzarán a orbitarse entre sí, muy lentamente. Una órbita tardará 20 mil millones de años. Sin embargo, debido a las enormes fuerzas gravitacionales, mucho antes de que se complete una órbita, dentro de unos cinco mil millones de años, las dos galaxias comenzarán a fusionarse y a caer una en la otra.
«Andrómeda es la única galaxia que no se escapa de nosotros, por lo que al estudiar su masa y movimiento, podremos llegar a algunas determinaciones sobre la constante cosmológica y la energía oscura», dijo Benisti, quien también es investigador asociado en Harvard. Universidad. Colegio de reinas.
Utilizando una serie de simulaciones basadas en las mejores estimaciones disponibles de las masas de las dos galaxias, Benisti y sus coautores, la profesora Anne Davies de DAMTP y el profesor Wayne Evans del Instituto de Astronomía, descubrieron que la energía oscura afecta la forma en que Andrómeda y nuestra La galaxia interactúa. La Vía Láctea gira una alrededor de la otra.
«La energía oscura afecta a cada par de galaxias: la gravedad quiere juntar las galaxias, mientras que la energía oscura las separa», dijo Benisti. «En nuestro modelo, si cambiamos el valor de la constante cosmológica, podemos ver cómo eso cambia la órbita de las dos galaxias. Según sus masas, podemos poner un límite superior a la constante cosmológica, que es aproximadamente cinco veces mayor». de lo que podemos medir del resto del universo.
Los investigadores afirman que, aunque esta técnica podría resultar muy valiosa, todavía no es una detección directa de energía oscura. Los datos del Telescopio James Webb (JWST) proporcionarán mediciones más precisas de la masa y el movimiento de Andrómeda, lo que podría ayudar a reducir los límites superiores de la constante cosmológica.
Además, al estudiar otros pares de galaxias, es posible mejorar esta técnica y determinar cómo afecta la energía oscura al universo. «La energía oscura es uno de los mayores misterios de la cosmología», dijo Benisti. «Sus efectos pueden variar con la distancia y el tiempo, pero esperamos que esta técnica ayude a desentrañar el misterio».
Referencia: “Restringir la energía oscura de la dinámica de grupo local” por David Benisti, Anne Christine Davis y N. Wayne Evans, 8 de agosto de 2023, Cartas de revistas astrofísicas.
doi: 10.3847/2041-8213/ace90b