Un nuevo telescopio espacial fue lanzado desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cape Canaveral en Florida el 1 de julio a las 15:11 GMT. Llamado EUCLID, ayudará a la investigación astronómica en desentrañar uno de los misterios del cosmos: el universo oscuro. Su misión principal es mapear la extensión y la influencia del universo oscuro con una claridad nunca antes vista. ¿Cómo creció el universo en sus primeros días? ¿Cómo se unen las galaxias y por qué la expansión del universo está acelerando?
El misterio del universo
Tenemos un problema para comprender el universo. No tiene sentido si solo consideramos la materia y la energía que podemos ver, medir o detectar. La famosa teoría general de la relatividad de Einstein, que describe las “reglas” físicas del cosmos, solo tendría sentido en escalas cósmicas si hubiera cinco veces más materia dispersa en el universo de la que existe.
La materia oscura, junto con otra entidad invisible, la energía oscura, es el mayor misterio de la cosmología. Mientras que la materia oscura une las cosas mediante la fuerza de la gravedad, la energía oscura parece hacer lo contrario. Descubierta por primera vez en 1998, parece estar impulsando la expansión del cosmos. Juntas, la energía oscura y la materia oscura constituyen el 95% del universo, y sabemos muy poco sobre ellas.
“La gravedad funciona de la misma manera tanto en la materia normal como en la oscura. Pero no interactúa con la luz u otras cosas, por lo que sabemos que está allí solo por el efecto que tiene en los movimientos de las galaxias y las estrellas”, dijo Isobel Hook, profesora de astrofísica y científica de EUCLID. “Descubrimos la energía oscura cuando observamos que la expansión del universo se está acelerando. No tiene sentido si pensamos que solo hay gravedad”.
La importancia de EUCLID
Hook formó parte del equipo que descubrió esta misteriosa aceleración. El principal investigador de esa investigación, el astrónomo estadounidense Saul Perlmutter, recibió el Premio Nobel de Física en 2011. Desde entonces, Hook ha esperado descubrir qué es exactamente esa “cosa” invisible que separa el universo.
El nuevo telescopio europeo EUCLID, equipado con un telescopio de 1,2 metros, también ayudará a mapear la distribución de la materia oscura en el espacio-tiempo en tres dimensiones por primera vez. ¿Pero cómo revelará EUCLID los misterios del universo oscuro? El telescopio, equipado con sensores capaces de detectar luz visible e infrarroja, se unirá al famoso telescopio James Webb en el segundo punto de Lagrange, P2.
A 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, las fuerzas gravitacionales del planeta y el Sol son iguales, manteniendo la nave espacial en una posición estable con respecto a la Tierra. Desde este punto, EUCLID mirará hacia las profundidades del cosmos, 10 mil millones de años atrás en el tiempo, para mapear la distribución de las galaxias. El telescopio de 660 millones de dólares tardará más de seis años en completar su estudio.
Mapa 3D de la materia oscura
Las imágenes de EUCLID se asemejarán mucho a las famosas imágenes del Campo Profundo capturadas por el Telescopio Espacial Hubble. Esto permitirá a los astrónomos estudiar cómo la gravedad de la materia oscura altera las formas de las galaxias en esas imágenes. “Si tienes un cúmulo muy grande de cualquier cosa, cualquier tipo de materia, no necesariamente materia oscura, doblará la luz”, explicó Hook. “Lo que significa que cualquier cosa detrás de ese tipo de materia parecerá distorsionada”.
Estas distorsiones, conocidas como lentes gravitacionales, son tan pequeñas que no se pueden medir con precisión con telescopios terrestres. “El efecto es muy pequeño, menos del 1%”, dijo Giuseppe Racca, jefe del proyecto EUCLID en la Agencia Espacial Europea (ESA). “Detectar este efecto tan pequeño es muy complicado. Debemos ser muy precisos con la calidad de la imagen y medir muchas galaxias para deducir algo”.
Utilizando algoritmos complicados, los astrónomos podrán utilizar las mediciones de lentes gravitacionales para calcular la cantidad de materia oscura. De esta manera, crearán el primer mapa 3D de la distribución de la materia oscura en el universo.
La existencia de la energía oscura
La existencia de la energía oscura, por otro lado, es menos cierta, y es en esta área donde los científicos de EUCLID esperan las mayores sorpresas. Lo que está en juego es la validación definitiva de la teoría de la relatividad de Einstein, que pretende capturar las reglas universales de comportamiento de toda la materia y la energía en el cosmos.
“Podría ser simplemente que la relatividad general no funciona realmente a escalas cósmicas. Por lo tanto, la energía oscura no es necesaria”, dijo Racca. “Necesitamos energía oscura ahora si asumimos que la relatividad general funciona. La energía oscura no es necesaria para hacer crecer estructuras cósmicas, para hacer crecer estrellas y galaxias”. Muchos experimentos y observaciones realizados a distancias más pequeñas han confirmado la relatividad general a lo largo de los años. Si las mediciones de EUCLID pusieran en duda esta teoría, sería un avance absoluto.
Buscan la energía oscura en la distribución de galaxias y cúmulos de galaxias en el espacio-tiempo. Creen que esta distribución no es aleatoria, sino un reflejo de las microondas que rebotaron en el universo antiguo aproximadamente 3 mil millones de años después del Big Bang. “En el fondo cósmico de microondas, podemos ver este patrón tal como apareció en los primeros tiempos”, dijo Hook.
Al comparar las huellas antiguas con las más recientes, los científicos podrán ver cuánto se ha expandido el universo desde sus primeros días y qué papel podría haber desempeñado la energía oscura en este proceso. “Dado que la energía oscura aleja el universo, si hay mucha energía oscura, veremos que la escala es mucho más grande de lo que esperaríamos de otra manera”. Podrían pasar años antes de que las ciencias astronómicas puedan usar los datos del telescopio EUCLID y finalmente revelar los secretos del universo oscuro.