El universo lleva aproximadamente 13.800 millones de años expandiéndose. Pero existe un misterio que desconcierta a los científicos: esa expansión se está acelerando y todavía no sabemos exactamente qué la provoca.
La principal explicación es la energía oscura, un componente desconocido que, según el modelo cosmológico estándar, representa aproximadamente el 70% del contenido energético del universo.
Ahora, investigadores del experimento canadiense CHIME consiguieron detectar directamente una señal de hidrógeno procedente de una etapa muy antigua del cosmos.
El descubrimiento podría convertirse en una herramienta fundamental para investigar cómo ha cambiado la expansión del universo a lo largo del tiempo.
Un radiotelescopio consiguió detectar hidrógeno sin utilizar mapas de galaxias
El Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, conocido como CHIME, es un radiotelescopio situado en Columbia Británica, Canadá.
Su objetivo es estudiar la distribución del hidrógeno neutro, el elemento más abundante del universo, mediante una emisión de radio característica de 21 centímetros.
Hasta ahora, identificar esta débil señal cosmológica requería compararla con catálogos de galaxias obtenidos por otros telescopios. El problema era que las emisiones de nuestra propia galaxia, las interferencias terrestres y el ruido instrumental dificultaban enormemente las observaciones.
Los investigadores desarrollaron nuevas técnicas informáticas para separar estas interferencias de la señal que buscaban.
Por primera vez, CHIME consiguió detectar estadísticamente la distribución del hidrógeno cósmico utilizando únicamente sus propias observaciones, sin depender de mapas externos de galaxias.
Una señal que llega desde hace miles de millones de años
Para conseguirlo, los científicos analizaron información obtenida durante 94 noches de observación en 2019.
Los resultados permitieron estudiar el hidrógeno de una época en la que el universo tenía aproximadamente 5.000 millones de años. La señal detectada es consistente con las expectativas cosmológicas y proporciona información sobre cómo estaba distribuida la materia en aquel momento.
Según los investigadores, alrededor del 2% del hidrógeno se encontraba entonces en forma atómica neutra.
El hallazgo fue publicado en dos investigaciones de The Astrophysical Journal. Lo importante es que demuestra la viabilidad de una nueva forma de estudiar enormes regiones del universo sin identificar individualmente millones de galaxias.
La energía oscura podría determinar cómo termina el universo
Los científicos quieren utilizar esta tecnología para medir cómo ha cambiado la expansión cósmica.
Una de las herramientas más importantes serán las oscilaciones acústicas bariónicas, huellas de ondas que recorrieron el universo primitivo y quedaron impresas en la distribución de la materia.
Estas estructuras funcionan como una regla cósmica que permite calcular distancias enormes. Con mediciones de diferentes épocas, los investigadores podrían estudiar el comportamiento de la energía oscura.
Existen varios escenarios posibles.
Si la energía oscura mantiene aproximadamente sus propiedades actuales, el universo podría continuar expandiéndose indefinidamente. Otra posibilidad es el Big Rip, un escenario hipotético donde la expansión se acelera hasta separar galaxias, estrellas y, finalmente, estructuras mucho más pequeñas.
También existe el Big Crunch, que plantea un eventual colapso del universo si las condiciones cósmicas permitieran invertir su expansión.
Siete años de observaciones podrían aportar nuevas respuestas
Aunque el descubrimiento representa un avance importante, CHIME todavía no ha determinado cómo evoluciona la energía oscura ni cuál será el destino del universo.
Los investigadores solo utilizaron 94 noches de información, pero el instrumento acumula casi siete años de observaciones. El siguiente desafío será analizar ese volumen de datos y recuperar señales correspondientes a otras etapas de la historia cósmica.
También será necesario medir estructuras a escalas mayores para obtener restricciones precisas sobre la expansión. Si estas mejoras funcionan, CHIME podría ayudar a comprobar si la energía oscura permanece constante o cambia con el tiempo.
Por ahora, el logro es claro: los científicos encontraron una nueva manera de observar la distribución de materia en el universo antiguo, acercándose a una de las preguntas más importantes de la cosmología moderna: cómo evolucionará el cosmos durante miles de millones de años.
