Raúl Jiménez.
La ‘distancia estándar del universo’ es un patrón de longitud que permite comprender la expansión del cosmos pero, hasta ahora, solo se había podido estimar mediante modelos teóricos basados en la relatividad general ; una teoría que explica el comportamiento de la gravedad a gran escala y en la que se basan numerosos modelos astronómicos.
No obstante, todavía quedan algunos aspectos sin resolver en torno a ella, como que no concuerda con las leyes de la física cuántica y esta última debe extrapolarse a otros órdenes de magnitud para poder aplicarla a escenarios cosmológicos.
Por estos “aspectos pendientes” resulta de gran importancia poder establecer la ‘distancia estándar del universo’ con otros parámetros. Esto es lo que se ha conseguido en un estudio reciente, publicado por la revista Physical Review Letters.
Realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) y del Imperial College de Londres, en él se ha logrado, por vez primera, hacer mediciones astronómicas de la distancia estándar del universo, no a partir de modelos teóricos, sino con datos observacionales disponibles.
Según un comunicado de la UB, estas mediciones han demostrado que dichos datos son suficientes para medir la geometría y la expansión del Universo, sin considerar estimaciones derivadas de la relatividad general. En concreto fueron utilizados datos obtenidos de la observación de explosiones estelares (supernovas) y del patrón de distribución de la materia en el universo.
Raúl Jiménez, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y coautor del estudio, nos explica en la siguiente entrevista los detalles de la investigación.
Jiménez es un astrofísico teórico interesado en campos como la formación y la evolución de las galaxias, la evolución estelar, la radiación de fondo cósmico, la energía oscura y el origen del universo. Ha desarrollado sus investigaciones en el Instituto Niels Bohr de Copenhague, en el Royal Observatory de Edimburgo; y en la Rutgers University y la University of Pennsylvania (EEUU).
Ha hecho diversas contribuciones a la comprensión del cosmos. Además de demostrar, junto a sus colaboradores, que la distancia estándar del universo puede medirse a partir de datos; en otro estudio reciente sobre rayos gamma (también publicado en Physical Review Letters) señaló que las galaxias pequeñas y jóvenes, ricas en zonas de nacimiento estelar, podrían verse bombardeadas regularmente por explosiones de rayos gamma que aniquilarían cualquier forma de vida, si la hubiese.
No obstante, todavía quedan algunos aspectos sin resolver en torno a ella, como que no concuerda con las leyes de la física cuántica y esta última debe extrapolarse a otros órdenes de magnitud para poder aplicarla a escenarios cosmológicos.
Por estos “aspectos pendientes” resulta de gran importancia poder establecer la ‘distancia estándar del universo’ con otros parámetros. Esto es lo que se ha conseguido en un estudio reciente, publicado por la revista Physical Review Letters.
Realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) y del Imperial College de Londres, en él se ha logrado, por vez primera, hacer mediciones astronómicas de la distancia estándar del universo, no a partir de modelos teóricos, sino con datos observacionales disponibles.
Según un comunicado de la UB, estas mediciones han demostrado que dichos datos son suficientes para medir la geometría y la expansión del Universo, sin considerar estimaciones derivadas de la relatividad general. En concreto fueron utilizados datos obtenidos de la observación de explosiones estelares (supernovas) y del patrón de distribución de la materia en el universo.
Raúl Jiménez, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y coautor del estudio, nos explica en la siguiente entrevista los detalles de la investigación.
Jiménez es un astrofísico teórico interesado en campos como la formación y la evolución de las galaxias, la evolución estelar, la radiación de fondo cósmico, la energía oscura y el origen del universo. Ha desarrollado sus investigaciones en el Instituto Niels Bohr de Copenhague, en el Royal Observatory de Edimburgo; y en la Rutgers University y la University of Pennsylvania (EEUU).
Ha hecho diversas contribuciones a la comprensión del cosmos. Además de demostrar, junto a sus colaboradores, que la distancia estándar del universo puede medirse a partir de datos; en otro estudio reciente sobre rayos gamma (también publicado en Physical Review Letters) señaló que las galaxias pequeñas y jóvenes, ricas en zonas de nacimiento estelar, podrían verse bombardeadas regularmente por explosiones de rayos gamma que aniquilarían cualquier forma de vida, si la hubiese.
¿Podría explicarnos un poco más qué es la ‘distancia estándar’ del universo?
Medir distancias en el universo es muy complicado, ya que no tenemos acceso directo a medir distancias como se puede medir la distancia entre Paris y Marseilla (con un “metro”). En el universo se necesita ese “metro” equivalente al que utilizaría una persona para medir distancias terrestres. Nuestro trabajo lo que ha hecho ha sido determinar la distancia de ese metro cósmico: la llamada distancia estándar del Universo.
¿Por qué es importante conocer dicha distancia?
Nos sirve, como en la tierra, para saber cuan lejos están los objetos en el Universo: las galaxias. Esto a su vez permite determinar la física fundamental del Universo, en particular el modelo cosmológico, ya que distintos modelos cosmológicos predicen distintos valores para la distancia estándar.
Como hemos dicho, hasta ahora, la distancia estándar del universo se había inferido a partir de modelos teóricos basados en la relatividad general. ¿Puede detallarnos en qué consiste el método alternativo que ustedes han empleado?
El método consiste en combinar observaciones de diversos indicadores independientes de la distancia, para poder evitar el uso de modelos teóricos. En este sentido, se han usado observaciones de supernovas, el espectro de potencias de galaxias y relojes cósmicos. Al combinar todas estas fuentes de información ha sido posible determinar la distancia estándar.
¿Qué diferencias arroja esta nueva medición con respecto a las anteriores, a las basadas en la teoría de la relatividad?
Sorprendentemente la medida directa es compatible con la que se deduce usando el modelo teorico llamando “lambda CDM = Lambda cold dark matter” que esta basado en la relatividad general.
Aparte de la ‘distancia estándar’, ¿qué otras características del universo han emergido de las mediciones con datos observacionales?
Que es un universo dominado por energía oscura.
Entonces, ¿hay que incorporar esa energía que domina el universo a los cálculos sobre el tamaño del cosmos?
No hace falta. Nosotros hacemos mediciones directas que no necesitan asumir qué es la energía oscura, por lo tanto nuestra distancia estándar es independiente de la naturaleza de la energía oscura.
¿Qué opina de los modelos del universo –como el del universo fractal - que señalan que este podría ser infinito?
Creo que tienen dificultades en explicar todas las observaciones que hay sobre el Universo y que, por lo tanto, está en dificultad.
Pero, ¿es finito el universo?
Si el universo fuese finito, se manifestaría como un fenómeno bastante preciso en medidas del fondo de microondas: se verían repeticiones de trozos del universo. Básicamente, se estaría viendo el mismo universo muchas veces. Pero no, los datos actuales no favorecen un Universo finito, sino infinito.
Medir distancias en el universo es muy complicado, ya que no tenemos acceso directo a medir distancias como se puede medir la distancia entre Paris y Marseilla (con un “metro”). En el universo se necesita ese “metro” equivalente al que utilizaría una persona para medir distancias terrestres. Nuestro trabajo lo que ha hecho ha sido determinar la distancia de ese metro cósmico: la llamada distancia estándar del Universo.
¿Por qué es importante conocer dicha distancia?
Nos sirve, como en la tierra, para saber cuan lejos están los objetos en el Universo: las galaxias. Esto a su vez permite determinar la física fundamental del Universo, en particular el modelo cosmológico, ya que distintos modelos cosmológicos predicen distintos valores para la distancia estándar.
Como hemos dicho, hasta ahora, la distancia estándar del universo se había inferido a partir de modelos teóricos basados en la relatividad general. ¿Puede detallarnos en qué consiste el método alternativo que ustedes han empleado?
El método consiste en combinar observaciones de diversos indicadores independientes de la distancia, para poder evitar el uso de modelos teóricos. En este sentido, se han usado observaciones de supernovas, el espectro de potencias de galaxias y relojes cósmicos. Al combinar todas estas fuentes de información ha sido posible determinar la distancia estándar.
¿Qué diferencias arroja esta nueva medición con respecto a las anteriores, a las basadas en la teoría de la relatividad?
Sorprendentemente la medida directa es compatible con la que se deduce usando el modelo teorico llamando “lambda CDM = Lambda cold dark matter” que esta basado en la relatividad general.
Aparte de la ‘distancia estándar’, ¿qué otras características del universo han emergido de las mediciones con datos observacionales?
Que es un universo dominado por energía oscura.
Entonces, ¿hay que incorporar esa energía que domina el universo a los cálculos sobre el tamaño del cosmos?
No hace falta. Nosotros hacemos mediciones directas que no necesitan asumir qué es la energía oscura, por lo tanto nuestra distancia estándar es independiente de la naturaleza de la energía oscura.
¿Qué opina de los modelos del universo –como el del universo fractal - que señalan que este podría ser infinito?
Creo que tienen dificultades en explicar todas las observaciones que hay sobre el Universo y que, por lo tanto, está en dificultad.
Pero, ¿es finito el universo?
Si el universo fuese finito, se manifestaría como un fenómeno bastante preciso en medidas del fondo de microondas: se verían repeticiones de trozos del universo. Básicamente, se estaría viendo el mismo universo muchas veces. Pero no, los datos actuales no favorecen un Universo finito, sino infinito.
Referencia bibliográfica:
Heavens, A.; Jimenez, J.; Verde, L. Standard Rulers, Candles and Clocks from Low-Redshift Universe, Physical Review Letters (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.241302.
Heavens, A.; Jimenez, J.; Verde, L. Standard Rulers, Candles and Clocks from Low-Redshift Universe, Physical Review Letters (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.241302.