Las causas de la expansión acelerada del Universo, cuyo descubrimiento en 1998 ha valido el Nobel de Física a los investigadores Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess, siguen siendo un enigma para la comunidad científica. O bien la teoría de la Relatividad de Einstein no es del todo completa, o bien existe una sustancia extraña que llena el cosmos y produce esa aceleración, la llamada “energía oscura”. En España, varios institutos de investigación trabajan en proyectos encaminados a profundizar en las posibles respuestas.

Uno de esos proyectos es BOSS (acrónimo inglés de Cartografiado Espectroscópico de Oscilaciones Bariónicas), continuación del proyecto Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que durante 8 años obtuvo imágenes de más de un cuarto del cielo y creó mapas tridimensionales que contienen más de 930.000 galaxias y 120.000 quásares. En él participa un grupo de investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València.

BOSS estudia la distribución espacial de un tipo de galaxias rojas para detectar lo que los físicos llaman “pico acústico bariónico”, una escala característica impresa por las oscilaciones que produjeron las ondas sonoras al propagarse en el fluido de bariones y fotones en los inicios del universo. Estas fluctuaciones dieron lugar a las galaxias que hoy conocemos, y que estudia BOSS.

Así, al combinar esta distribución espacial actual de las galaxias rojas con datos del fondo cósmico de microondas, una especie de radiación fósil del Big Bang, aportados por la misión Plank, se puede medir con precisión la aceleración de la expansión del Universo. En BOSS se analizarán 1,5 millones de galaxias utilizando un telescopio del Observatorio Apache Point (Nuevo México, EE.UU.) y técnicas de espectroscopía para medir las propiedades de la luz procedente de estas galaxias. Si finalmente BOSS observa diferencias en la aceleración de la expansión del Universo, ello pondría en entredicho uno de los modelos más utilizados actualmente para explicarla: el de la aceleración constante y uniforme.

Este modelo parte de la constante cosmológica introducida por Einstein como una modificación de su ecuación del campo gravitatorio para conseguir una solución de universo estacionario. Al descubrir Hubble la expansión del Universo, Einstein desterró esta constante como “el mayor error de su vida”. Sin embargo, al descubrirse en los noventa la aceleración de la expansión del Universo, esta constante volvió a tener eco entre los científicos para explicar esta aparente fuerza de repulsión que acelera la velocidad a la que las galaxias parecen alejarse entre sí.

Si esa aceleración no es uniforme, el modelo de aceleración constante tendría que dar paso a otras explicaciones. Entre ellas, los físicos del IFIC trabajan en dos: que esta aceleración sea causada por un tipo de partícula, para lo cual analizarán las posibles interacciones con el resto de partículas elementales que puedan tener; o que existan diferencias en la medida de la gravedad a escala cosmológica, suponiendo que las leyes establecidas por Einstein no funcionan igual a grandes escalas. Sin embargo, las primeras observaciones no parecen indicar que existan modificaciones en la gravedad importantes de una región a otra del Universo.

Así pues, la aceleración de la expansión del Universo sigue siendo un misterio, para cuya resolución, son necesarios varios métodos combinados. Los datos del fondo cósmico de microondas aportados por Plank serán fundamentales, al igual que la cartografía de las galaxias rojas elaborada por BOSS. Hay otros proyectos relacionados que se sumarán al estudio de esta enigmática energía oscura que acelera la expansión del Universo. Ayer mismo la Agencia Espacial Europea (ESA) confirmó que Euclid, un telescopio que mapeará la estructura del universo a gran escala, es oficialmente una de las misiones incluidas en su plan Cosmic Vision 2015-2025.

Otro proyecto es DES (Dark Energy Survey), cuyo objetivo es cartografiar las galaxias de una octava parte del cielo hasta distancias mucho mayores que las observadas hasta ahora para estudiar con precisión su distribución, evolución y características. Para conseguirlo es necesario construir una cámara suficientemente sensible como para observar galaxias tan lejanas. Es la DECam (Dark Energy Camera), actualmente en fase de montaje en Fermilab (EE.UU.), una de las cámaras más grandes jamás construidas que se instalará en enero de 2012 en el telescopio Blanco (Chile). En DES participan 120 científicos de Estados Unidos, España, Reino Unido, Alemania, Brasil y Chile, entre ellos Saul Perlmutter, uno de los científicos galardonados con el premio Nobel de este año.

Tres instituciones españolas participan en el proyecto: el Institut de Ciències de l'Espai (ICE), el Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) y el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), al que se asocia un grupo del Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM). España ha sido responsable del diseño, prueba, construcción y verificación del sistema electrónico completo de la cámara DECam. Además, el grupo español es responsable del programa informático que permite orientar con precisión el telescopio. El grupo español también produce simulaciones a gran escala del Universo que permiten probar los métodos de análisis antes de que lleguen las medidas reales, a partir de otoño de 2012.

Por otra parte está el proyecto PAU (Physics of the Accelerating Universe), cuyo objetivo es cartografiar las galaxias de una parte del cielo y medir su “desplazamiento al rojo” con mucha mayor precisión. Para conseguirlo es necesario construir una cámara que sea capaz de observar las galaxias con esta precisión, lo que significa introducir algunas novedades técnicas. Hay dos cámaras en construcción: una que se instalará en otoño-invierno de 2012 en el telescopio Herschel (Isla de La Palma), y otra que será ubicada en el telescopio ACTUEL, en construcción en el Pico del Buitre (Javalambre, Teruel). La mayor parte de la financiación proviene del proyecto Consolider-Ingenio 2010 PAU, en el que participan IFIC, ICE, IFAE, CIEMAT, el IFT, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC) y el Port d´Informació Científica