“En este momento el universo se expande”

Konrad Kuijken, catedrático de Astronomía en la Universidad de Leiden (Holanda), lidera el proyecto que pretende conseguir la cartografía del cielo más exhaustiva hasta el momento, el programa Kilo-Degree Survey (KIDs) del Observatorio Europeo Austral (ESO). Con los datos de KIDs, él y su equipo analizarán, mediante la técnica de lentes gravitatorias, la distribución de materia oscura, y posibles pistas para empezar a construir las nuevas teorías de la energía oscura. Esta investigación fue el tema central de su conferencia el pasado miércoles 14 de diciembre, dentro del Ciclo de Conferencias SOBRE Astrofísica y Cosmología en la Fundación BBVA, en Madrid.

¿En qué consiste el proyecto KIDs?

Es un mapa de una gran parte del cielo en nueve colores (muchos más que una foto normal), con alta resolución. Con él podremos poder medir con gran fidelidad la forma de muchas galaxias y también detectar el fenómeno de las lentes gravitatorias.

¿Este es el objetivo científico principal?

Para mí sí. Pero es un informe público y lo utilizarán muchos astrónomos en otras investigaciones. Por ejemplo, se puede buscar cúmulos de galaxias, medir la distribución de las estrellas de nuestra propia galaxia, detectar asteroides, etc. Una imagen como esta, de una parte tan grande del cielo, está llena de joyas astronómicas. Pero mi interés personal son las lentes gravitatorias.

¿El estudio de lentes gravitatorias que va a realizar con las imágenes obtenidas, qué avance supone frente a los que ya se han hecho?

El tamaño del mapa. Para medir los efectos que buscamos y poder estudiar la distribución de materia oscura, hace falta tener gran cantidad de datos que permitan hacer buenas estadísticas sobre muchas galaxias. Y el uso de los nueve colores nos deja medir las distancias a las galaxias con mucha más seguridad que antes y hacer el mapa en tres dimensiones. Podemos ver ‘crecer’ las estructuras del cosmos.

¿Cómo funciona la técnica de las lentes gravitatorias para detectar la materia oscura?

Los campos gravitacionales influyen en la dirección de los rayos de luz y provocan el efecto de lente, por lo que las lentes gravitatorias permiten medir la fuerza de la gravedad sea cual sea su origen. Una vez observado el fenómeno, se decide si es consistente con la distribución de galaxias que vemos, o si hay que buscar otra fuente de gravitación, otra materia. Y, cuando hacemos este tipo de experimentos la conclusión es siempre la misma: hace falta entre seis y diez veces más de materia de la que vemos en las galaxias. Esto nos da una evidencia indirecta de la existencia de ‘materia oscura’, es decir, de una masa que no vemos pero que está ahí porque genera campos gravitatorios que influyen en la luz.

¿Además de esto, qué sabemos de la materia oscura?

Lo primero, sabemos que existe, no es un error en el efecto de lentes gravitacionales, ya que otros tipos de análisis también lo demuestran. La naturaleza de la materia oscura es un misterio. Probablemente está formada por un tipo de partículas que no tienen interacción con la materia ‘normal’, es decir, que no forman parte del modelo estándar de la física de partículas, pero que sí tienen gravedad. Al no interaccionar con nada, es muy difícil dar con ellas, porque tampoco interaccionarían con ningún detector.

¿Por qué es tan importante la detección de la materia oscura?

Porque es una cuarta parte del contenido del universo. La parte que conocemos, con todos los avances maravillosos de la física de partículas, es un triunfo. Pero se trata de menos del 5% del contenido del universo. Creo que sería interesante conocer qué sucede en el resto 95%.

Además, ¿la materia oscura está relacionada con el destino final del universo?

Sí, el efecto de tener más o menos materia en el universo afecta a su dinámica y a su evolución. En este momento el universo se expande. La fuerza de gravedad se antepone a la expansión, es una fuerza de atracción. Si hubiera suficiente materia y la fuerza de gravedad venciese a la expansiva, sería posible frenar del todo la expansión y, después llegar a un episodio de contracción, con una colisión final de la materia del universo (Big Crunch). La cantidad de materia oscura determina la cantidad final de masa, y por tanto la gravedad.

¿La materia oscura provocará el colapso del universo?

No, no es tan sencillo, porque en el universo hay algo aun más misterioso, que es la energía oscura. La energía oscura provoca una aceleración de la expansión. Hemos medido que ese efecto es más fuerte que el de la deceleración provocada por la gravedad de la materia oscura. Así que los ingredientes que tenemos dan lugar a una expansión eterna y acelerada. No parece que vaya a haber Big Crunch.

¿La única evidencia de la energía oscura que tenemos es que como hay una expansión acelerada, tiene que existir?

Sí. Que yo sepa es la única evidencia. Si no hubiéramos observado que la expansión se acelera, no hubiera habido necesidad de introducir el concepto de ‘energía oscura’. Y no lo habríamos hecho. De hecho, Einstein dijo que la constante cosmológica, que es más o menos lo mismo que la energía oscura, había sido uno de sus más grandes errores.

¿Sabemos algo más de la energía oscura?

Midiendo la expansión, hemos podido deducir la proporción de energía oscura del universo y sabemos que representa alrededor del 70% del contenido total. Esa distribución de los distintos contenidos del universo está bastante bien medido, y la cosmología está bastante segura de ello. Pero es de lo poco que sabemos de esta componente. Es un verdadero misterio.

¿Hay alguna vía para estudiar la energía oscura?

Sí, intentamos medir con más precisión la historia de la expansión y así saber cuándo empezó la aceleración que observamos hoy en día. Esto nos podría dar alguna pista del tipo de física que habrá que inventar para entender la energía oscura.

¿Cómo se hace esto?

También se puede hacer con lentes gravitacionales. La energía oscura afecta a la manera en la que se expande el universo, y esto, a su vez, afecta a su evolución y ‘crecimiento’. Es decir, la forma de energía oscura que hay o ha habido determina el crecimiento y formación de las galaxias. Y eso si podemos medirlo, mirando atrás, más lejos. Podemos buscar pistas sobre la energía oscura entendiendo cómo crece la estructura a grandes escalas.