Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El consenso científico afirma que el universo no sólo se está expandiendo sino que lo hace cada vez más rápido. Y, sin embargo, esto se deduce de un modelo de la historia de esa expansión y en la asunción, razonable pero no probada, de la uniformidad del propio universo. Esto es, esa aceleración no ha sido medida directamente. Las próximas series de observaciones radiotelescópicas podrían usarse para obtener una medición más directa de esa expansión con sólo seguir los cambios en la nubes de hidrógeno intergalácticas introduciendo algunos cambios en la forma en que se recogen los datos. Al menos esto es lo que sugiere un grupo de investigadores encabezado por Hao-Ran Yu, de la Universidad Normal de Beijing (China), en un artículo que publican en Physical Review Letters.

La afirmación de que la expansión del universo se está acelerando no carece de apoyo observacional, pero es indirecto. El principal viene de los datos recopilados de un tipo de supernova, las Ia. En 1998 los grupos de Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt and Adam G. Riess detectaron que estas supernovas son más débiles, y por tanto están más lejos de nosotros de lo que se suponía. Esto implicaba que el universo está acelerando en vez de desacelerando como la existencia de atracciones gravitatorias parecería hacer necesario. Este descubrimiento le valió a los tres investigadores el premio Nobel de física en 2011. Sin embargo, esta conclusión asume la validez universal de la teoría general de la relatividad y que el universo es homogéneo para poder derivar las ecuaciones que relacionan la distancia con la velocidad y la luminosidad.

De aquí deriva el interés en medir directamente la aceleración del universo, sería una forma de comprobar la validez a gran escala de la homogeneidad del universo y la validez de la relatividad general. Hao-Ran Yu y colaboradores describen el potencial de usar las nubes de hidrógeno densas para esta medición directa.

Estas nubes, que se encuentran entre galaxias, se detectan por la absorción de las emisiones de radio proveniente de quásars que se encuentran detrás y más allá de esas nubes de gas. Los astrónomos pueden medir la velocidad de una de estas nubes observando la desviación, o desplazamiento al rojo, de la línea de absorción del hidrógeno a una longitud de onda de 21 cm. Dado que la línea de 21 cm es estrecha (en comparación con la líneas de emisión galácticas), es posible observar cambios en la velocidad muy pequeños.

En los próximos rastreos de radio de todo el cielo se medirá la velocidad de cientos de miles de nubes de hidrógeno. Si en estos rastreos se tiene la precaución de incrementar la resolución de frecuencia se podría medir directamente la aceleración de la expansión del universo. Eso sí, se necesitaría más de una década para medir aceleraciones significativas desde el punto de vista cosmológico del orden de 1 mm por segundo al año.

Referencia:

Hao-Ran Yu, Tong-Jie Zhang, and Ue-Li Pen (2014) Method for Direct Measurement of Cosmic Acceleration by 21-cm Absorption Systems doi: 10.1103/PhysRevLett.113.041303

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance