Nuestro conocimiento sobre el universo incluye tanto su historia antigua como la historia reciente de su expansión. Pero, hasta ahora, un vacío de 11.000 millones de años mantenía en vilo a los astrofísicos, que llevan años investigando para descifrar los secretos del espacio. Esta semana han logrado una hazaña histórica: terminar el mayor mapa jamás creado en 3D, al detalle, que incluye dos millones de galaxias y cuásares.

Los astrofísicos del proyecto Sloan Digital Sky Survey (SDSS) han presentado, a través de más de 20 artículos científicos, las mediciones detalladas de 11.000 millones de años de tiempo cósmico. Se trata de un gran estudio de imágenes multicolores y multiespectrales del universo captadas desde un telescopio de Nuevo México (EEUU).

Los nuevos resultados son fruto de uno de los programas del SDSS, la colaboración internacional Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), en la que participan más de cien astrofísicos, tres de ellos españoles.

Gracias al estudio de la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) y a las mediciones de las cantidades relativas de los elementos creados poco después del Big Bang, sabemos cómo era el universo en su infancia. También conocemos la historia de su expansión en los últimos mil millones de años a partir de los mapas de galaxias y de las mediciones de las distancias entre ellas, incluidas aquellas hechas en fases anteriores del SDSS.

“Pero el análisis de eBOSS y los experimentos previos de SDSS muestran la historia de la expansión del universo a lo largo del mayor período de tiempo estudiado hasta ahora”, declara el coautor Héctor Gil Marín, del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB).

Este investigador, becado por la Fundación “La Caixa” para realizar su posdoctorado en este centro, ha liderado el análisis de estos mapas de galaxias, midiendo el ritmo de expansión y el crecimiento de las estructuras del universo de hace 6.000 millones de años.

Estas medidas ayudan a unir la física temprana con la tardía, lo que permite generar una imagen completa de la expansión del cosmos a lo largo del tiempo. Una mirada al mapa obtenido revela filamentos y vacíos que definen la estructura del universo desde el momento en que tenía solo unos 300.000 años.

Usando este mapa, los investigadores buscan patrones en la distribución de las galaxias, los cuales proporcionan información sobre diversos parámetros clave del universo, que eBOSS ha sido capaz de medir con una precisión superior al 1%, mostrando las señales de los patrones a través de imágenes.

La historia cósmica revela que la expansión comenzó a acelerarse hace unos 6.000 millones de años, y que ha seguido en aumento desde entonces. Esta expansión acelerada parece deberse a un misterioso componente invisible: la energía oscura, que es consistente con la teoría general de la relatividad de Einstein pero extremadamente difícil de conciliar con nuestro conocimiento actual de la física de partículas.

Al combinar las observaciones hechas por eBOSS con los estudios sobre la infancia del cosmos, los investigadores han obtenido una imagen con algunas incompatibilidades. La medición del ritmo actual de expansión del universo (la conocida como constante de Hubble) es aproximadamente un 10% inferior al valor encontrado cuando se mide el ritmo de expansión utilizando la distancia a galaxias cercanas.

“La alta precisión de los datos hace muy improbable que este desajuste se deba al azar”, apunta Andreu Font Ribera, otro de los autores e investigador del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona, quien ha liderado la interpretación de los resultados. “La gran variedad de datos de eBOSS hace que se llegue a esta misma conclusión de varias maneras independientes”, comenta.

No existe una explicación ampliamente aceptada para esta discrepancia en las medidas de las tasas de expansión, pero una posibilidad emocionante es que una forma previamente desconocida de materia o energía del universo temprano hubiese dejado una huella en la expansión que observamos en la actualidad.