Nuevas evidencias apuntan a que el Universo es plano

Un estudio de la Universidad de Provence en Marsella (Francia), que ha empleado la medición de la geometría de pares de galaxias distantes, confirma que el Universo es plano e indican que la energía oscura es probablemente la constante cosmológica de Einstein. Los resultados del trabajo se publican en la revista ´Nature´.

La expansión acelerada del Universo parece requerir la existencia de una energía oscura que se opone a la gravedad. En principio, es posible estudiar la expansión cósmica al analizar las distorsiones impuestas sobre las estructuras distantes a través de la geometría del tiempo espacial. En la práctica, sin embargo, los movimientos locales no cosmológicos de los objetos astronómicos han hecho esta prueba difícil de implantar.

Los investigadores, dirigidos por Christian Marinoni y Adelina Buzzi, han superado este problema al aplicar la prueba geométrica a pares de galaxias distantes en órbita. Después de calibrar su método utilizando pares de galaxias cercanas, los autores han descubierto que la aparente geometría de parejas distantes requiere que el Universo sea plano. Además, cuando se combinaron los datos con observaciones de agrupamientos de galaxias a gran escala, los datos identifican la constante cosmológica de Einstein, equivalente a una energía del vacío propuesta, como la probable explicación para la energía oscura.

LA TEORÍA RECUPERADA
En el año 1917, Albert Einstein insertó en su teoría general de la relatividad un factor de corrección, que llamó constante cosmológica, para forzar a sus ecuaciones a predecir el universo estacionario (es decir, inmutable) en el que él creía. La constante cosmológica era una especie de fuerza repulsiva opuesta a la gravedad, algo necesario, pensaba Einstein, para que el universo fuera estable y no terminara colapsándose sobre sí mismo debido a la acción gravitatoria de la materia que contiene.

Sin embargo, apenas dos años después, en 1919, el astrónomo Edwin Hubble demostró que, lejos de colapsarse, el universo seguía, de hecho, expandiéndose, haciéndose cada vez más y más grande. Y la materia contenida por él, en lugar de ir juntándose, se estaba separando. Einstein desechó, por tanto, su constante cosmológica, que llegó incluso a considerar como el «mayor error» de su vida. Un «error», sin embargo, del que ahora los científicos dependen para intentar explicar el universo en que vivimos.

En efecto, y muchos años después de que Hubble realizara su trascendental descubrimiento, se hizo evidente otro hecho descorazonador: el universo no solo se está expandiendo, sino que el ritmo de esa expansión se está acelerando. Es decir, que la velocidad de expansión no es constante, sino que aumenta con el tiempo. ¿Qué fuerza descomunal es capaz de oponerse a la gravedad y conseguir un efecto semejante? Hasta ahora, la Ciencia no ha podido dar una respuesta a esta cuestión.

Lo que sí se sabe es que, para que la gravedad pudiera frenar la expansión, debería de existir muchísima más materia de la que podemos ver. Toda la materia ordinaria, la que forma galaxias, estrellas y planetas, apenas si da cuenta de un 4% de la masa total del universo. Otro 23 % de esa masa está formado por materia oscura, una misteriosa clase de materia que no brilla y que, por tanto, no podemos ver. Y el 73% restante está constituido por algo que, a falta de una definición mejor, los científicos han llamado «energía oscura». Una extraña fuerza que, de alguna manera, sería la responsable de la actual aceleración del universo.

Para llevar a cabo su estudio, Marinoni y Buzzi han desarrollado un sencillo método que les ha permitido medir la «geometría» del universo. Un método basado en la observación de 500 parejas de galaxias distantes y que les ha permitido medir cuál es la curvatura del espacio.

¿Pero cuál es exactamente la geometría del universo? ¿Vivimos dentro de una especie de esfera de múltiples dimensiones o se trata más bien de un tejido espaciotemporal que se curva suavemente y sin llegar nunca a cerrarse sobre sí mismo? ¿O puede que incluso no se curve en absoluto y que en realidad habitemos en un universo plano? La cuestión, uno de los mayores interrogantes de la Cosmología, tiene para nosotros implicaciones muy concretas y que van mucho más allá de ser simples cuestiones teóricas. De hecho, la geometría del universo influye de forma decisiva en los objetos que observamos.

En un espacio curvo o esférico, la luz que nos llega de galaxias o estrellas lejanas se deforma durante su largo viaje, de manera que la imagen que vemos no se corresponde con la realidad, sino que está distorsionada. Sería, en cierta medida, igual que mirarnos sobre la superficie de una bola metálica y ver nuestro rostro completamente deformado. En un espacio plano, sin embargo, esa distorsión no existiría y nos permitiría ver los objetos celestes tal y como son.

Pero, ¿cómo saber cuál de las posibilidades es la correcta? Hasta ahora, los científicos han buscado la respuesta estudiando hasta la saciedad las propiedades y las características de la luz que nos llega de las estrellas, el único vínculo físico que nos une a ellas.

Estudiando al detalle esa luz, examinándola fotón a fotón, ha sido posible averiguar, por ejemplo, si el objeto que la emite se acerca o se aleja de nosotros, y a qué velocidad. O incluso conocer los elementos químicos que contiene la fuente emisora de esa luz, permitiéndonos averiguar la composición de estrellas o planetas lejanos, a pesar de las enormes distancias que nos separan. Lo que no podemos saber es hasta qué punto esa luz se ha deformado durante su viaje y, por lo tanto, hasta qué punto es real, o no, lo que estamos viendo.

Sí que sabemos, por ejemplo, que la longitud de onda de un rayo de luz se deforma con el movimiento, hacia la parte roja del espectro electromagnético (corrimiento hacia el rojo) o hacia la parte azul, según si el objeto emisor se está alejando o acercándose. Y también sabemos que los rayos luminosos sufren alteraciones al pasar cerca de fuertes campos gravitatorios, como galaxias o agujeros negros.

Los modernos instrumentos de observación son capaces, sin embargo, de corregir electrónicamente esas distorsiones y presentarnos la luz como si éstas nunca se hubieran producido. Pero calcular cómo afecta a la luz la geometría misma del universo es una cosa completamente diferente.

«El aspecto más interesante de nuestro trabajo -explica Marinoni- es que no existen datos previos que podamos utilizar». Lo cual significa que sus hallazgos no dependen de cálculos ajenos y que podrían estar equivocados. Los investigadores, pues, decidieron intentar explicar la energía oscura estudiando la geometría del universo. Y es que la geometría del espacio tiempo puede distorsionar, como hemos visto, las imágenes que recibimos de las estructuras que se encuentran en él.

Por eso, los científicos decidieron buscar pruebas de esas distorsiones observando 500 parejas de galaxias distantes en órbita la una alrededor de la otra. Usando las magnitudes de las distorsiones observadas, Marinoni y Buzzi fueron trazando la forma que tiene el tejido espacio temporal. Una forma que, según han podido determinar, refuerza la posibilidad de que vivamos en un universo plano. Y si vivimos en un universo plano, la vieja idea einsteniana de la constante cosmológica volvería a cobrar fuerza. Tanto, que incluso podría ser la llave que estamos buscando para comprender la energía oscura.