Si algo sabemos con seguridad del Universo, es que éste se expande. Pero curiosamente y tras cerca de un siglo de investigaciones, aún no conocemos con qué velocidad lo hace, cuánto crece por cada momento que pasa... Y aún peor, cuando la comunidad científica, después de utilizar los mejores telescopios terrestres y espaciales, creía que el Universo se frenaría con el tiempo (tal como lo hacen los restos que disemina una bomba), para retroceder sobre sí mismo y volver a ser lo que fue en un principio -una singularidad (un punto de infinita densidad y temperatura)-, se descubre lo que pudiera ser una quinta fuerza fundamental de la física,una fuerza repulsiva, contraria a la gravedad que estaría acelerando el Universo.

Esa fuerza repulsiva, se denomina energía oscura, un tipo de energía o materia descubierta en 1998 y que representa el 68,3% del Universo. Un 26,8% es materia oscura (materia que no vemos, pero que se hace sentir con su fuerza de gravedad sobre objetos que vemos) y un 4,9%, materia ordinaria,la que podemos ver o detectar.

El descubrimiento de la expansión del Universo comienza en 1912, con los estudios realizados por el astrónomo norteamericano Vesto M. Slipher. En 1929 el astrónomo Edwin Hubble, desde el observatorio de Monte Wilson de Estados Unidos, hizo públicos los resultados de las observaciones de decenas de galaxias, investigaciones que se basaban en el estudio del espectro de las mismas y que indicaban un corrimiento al rojo del espectro, lo que demostraba que todas ellas se alejaban de nosotros. Así que si nos pusiéramos en cualquiera de esas galaxias observaríamos lo mismo, que todas las galaxias de alrededor de alejan de aquella, concluyendo que el Universo se expande.

Pero una buena parte de los científicos aprobaba que el Universo se frenaría, debido a que la fuerza de gravedad de todas las galaxias era mayor que la fuerza de expansión, es como si todas ellas tiraran hacia adentro del Universo para hacer que implosionara, cayera sobre sí mismo, para luego explotar de nuevo y así de forma infinita, dentro de un Universo cíclico de infinitas explosiones e implosiones, un Universo se renace de sus cenizas.

PRIMER PROBLEMA: LA BÚSQUEDA DE LA MATERIA

Desde tiempos de Edwin Hubble, se busca encarecidamente la velocidad de expansión del Universo. Sabemos que las galaxias se alejan en proporción directa a su distancia, cuanto más lejos esté una galaxia de nosotros, a mayor velocidad se alejará. Por ello, las más distantes se alejan a velocidades de decenas de miles de km/s. En realidad las galaxias no se mueven, es el espacio el que se amplía y se ensancha entre ellas. Es como si pintáramos muchos puntos en un globo y lo hincháramos, los puntos no se mueven, pero se separan porque la goma del globo se dilata. Todas las galaxias se alejan de nosotros, excepto las más cercanas pertenecientes al Grupo Local de Galaxias, que se atraen debido a la intensa fuerza de gravedad, que supera a la fuerza de expansión del Universo.

Pero cuál es la velocidad real de alejamiento de las galaxias o de la expansión del Universo. A ello se le denomina “la constante de Hubble” que varía entre los 50 y 100 km/s por megaparsec (1 megaparsec son 3.261.600 años luz). Para averiguar la distancia a una galaxia, primero tenemos que determinar la distancia exacta de algunas estrellas en la nuestra y que son comunes en el Universo, por medio de trigonometría, triangulación, método de la paralaje, eso lo podemos hacer con estrellas no muy distantes (hasta unos 100 años luz), pero hay una gran variedad de ellas: por ejemplo las cefeidas.

Imagine una bombilla de 100 w. Sabemos que la intensidad lumínica disminuye con el cuadrado de la distancia. Si la bombilla está a un metro 1m=1, si está a 2m = Œ de la luz inicial. Las Estrellas cefeidas y otros grupos como las supernovas tipo Ia brillan cada una con la misma intensidad, son como la bombilla de 100 w o de 50 w. Si en otras galaxias vemos estas estrellas más débiles es porque deben estar a una distancia x. Si ahora aplicamos el espectro sobre la galaxia que contiene esa estrella a la cual hemos calculado la distancia y tiene un corrimiento determinado al rojo, cuando veamos otra galaxia más distante, el corrimiento del espectro debe ser más pronunciado, es el conocido efecto Doppler.

No obstante a pesar de estos conocimientos, los astrónomos siguen dando cifras dispares en torno a las distancias de las galaxias. Algunos astrónomos dan un valor de fuga de las galaxias de 100 km/s por megaparsec. Allan Sandage, que ha dedicado su vida a ello, lo estima en 50 km/s. Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble, arrojan una cifra de 72 km/s, mientras que el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, da un valor de 77 km/s. Esto tiene sus implicaciones, pues las velocidades de expansión de las galaxias determinan la edad del Universo y si caerá sobre sí mismo o no. Por ejemplo, si la constante de Hubble fuera de 70 km/s, la edad del Universo sería de unos 14.000 millones de años.

En cualquier caso, la velocidad de expansión del Universo debería ser desacelerada.

Para colmo de males: la energía oscura. Al observar estrellas supernovas del tipo Ia, estrellas que explotan con una intensidad lumínica parecida a la de una galaxia, en los confines del Universo, en 1998, los astrónomos quedaron asombrados al percatarse que a esas distancias el Universo se aceleraba.

La energía oscura es contraria a la gravedad, es una fuerza repulsiva que hace que las galaxias aceleren sus distancias. La energía oscura es uno de los mayores misterios del Universo, sigue en estudio y no parece probable que se resuelva en un corto período de tiempo. Dicha energía ha sido demostrada de forma independiente por varios científicos como Adam Riess, SaulPerlmutter, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el High-z Supernova SearchTeam, entre otros.

Ahora existe un proyecto novedoso para detectar la materia oscura y sus propiedades, que comenzó a finales de agosto, denominado Dark EnergySurvey (o Rastreo de Energía Oscura). En el proyecto participan 5 países, entre ellos España, con la colaboración del El Instituto de Ciencias del Espacio (ICE) y el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE). El proyecto consiste en una cámara astronómica (DECam) de 570 megapíxeles, quedando instalada en el telescopio Víctor M.Blanco de los Observatorios de Cerro Totolo en Chile, uno de los mayores del mundo. Pretenden tomar imágenes de 300 millones de galaxias y además 100.000 cúmulos de galaxias, hasta una distancia de 8.000 millones de años luz del Sol. Pretenden descubrir 4.000 supernovas, para determinar a qué velocidad se expande el Universo desde la explosión de la estrella y determinar con más exactitud las distancias a las galaxias.

Las implicaciones de la materia oscura no son desdeñables; el Universo terminará expandiéndose de forma indefinida. Con el tiempo las galaxias estarán tan separadas que será imposible detectarlas, las estrellas se enfriarán y el Universo desaparecerá. Si ello ocurriera, sería una única Creación que conllevaría la destrucción total del Universo.

Así pues, parece que la energía oscura le está ganando la partida a la gravedad, cuando las distancias son enormes entre las galaxias, los cúmulos y los supercúmulos de galaxias.

ASOCIACIÓN ASTRONÓMICA DE ESPAÑA