sábado, 29 de octubre de 2016

¿Y si no existe la expansión acelerada?

Un grupo de investigadores usa una muestra grande de datos de supernovas de tipo Ia y concluye que no hay significación estadística que apoye la expansión acelerada del Universo.

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Antes de los años noventa la Cosmología era más sencilla. El modelo de Universo que se tenía (CDM o de materia oscura fría) parecía funcionar bien. Según este modelo, el Universo se expandiría a un ritmo constante en el tiempo si no había suficiente materia cuyo campo gravitatorio redujera esa expansión.
Pero en los años noventa del pasado siglo la cosa cambió. Dos grupos de astrofísicos liderados por Adam Riess y Brian Schmidt observaron unas 50 supernovas lejanas de tipo Ia y descubrieron algo nuevo. Estas supernovas, cuyo brillo intrínseco es conocido (por ser de tipo Ia, lo que sirve de candela estándar), parecían tener una luminosidad medida desde la Tierra más débil de lo que se correspondería por su corrimiento al rojo. Esto podía ser explicado por una expansión acelerada del Universo que estaría provocada por un agente desconocido al que se denominó energía oscura y que sería una energía contenida en el espacio vacío que actuaría como una presión negativa.
Al principio no se aceptó el resultado, pero al final ha terminado siendo el modelo cosmológico estándar al que se ha llamado ΛCDM, pues al anterior modelo se le añade una constante cosmológica que desde Einstein se simboliza por una lambda mayúscula. Según este modelo el Universo está dominado por una energía oscura que se comporta como una constante cosmológica
Lo malo es que las barras de error en Astronomía son muy grandes y se necesitan muestras muy grandes para evitar que se tome por cierto lo que puede ser una fluctuación estadística.
Desde entonces se han propuesto diversas explicaciones alternativas a lo observado que no implicaban la existencia de la energía oscura. Algunas de ellas fueron cubiertas en NeoFronteras. Entre otras explicaciones populares estaba la de que ocupamos una región del Universo más vacía que el promedio y ello provocaría el efecto observado sin recurrir a la energía oscura. Hipótesis que al final se descartó por falta de pruebas.
A la vez se fueron encontrando señales de la expansión acelerada en las medidas del fondo cósmico de microondas (FCM) y de la observación de galaxias lejanas.
El caso es que Perlmutter, Riess y Schmidt recibieron el premio Nobel en 2011 por este descubrimiento de la energía oscura y la aceleración del Universo.
Desde los años noventa se han ido observando cientos de supernovas de tipo Ia. Ahora un grupo de físicos ha analizado estos datos y llega a la conclusión de que no son suficientes como para apoyar la aceleración de la expansión.
Subir Sarkar (Universidad de Oxford), Jeppe Nielsen (Academia Internacional Niels Bohr de Dinamarca) y Alberto Guffanti (Universidad de Turín) han realizado un estudio estadístico de los datos de 740 supernovas de tipo Ia y los resultados son consistentes con una expansión constate no acelerada.
La diferencia entre este estudio y otros similares está en el análisis de como se maneja las variaciones del brillo de estas supernovas. Aunque las explosiones de de supernovas de tipo Ia son casi iguales entre sí (lo que les permite ser usadas como candela estándar), los autores del estudio han tenido en cuenta esas pequeñas diferencias que sí hay entre estas explosiones. Así que adoptaron técnicas estadísticas más sofisticadas que las usadas anteriormente para tener en cuenta este efecto.
Concluyen que la desviación de la expansión constante es menor de 3 sigmas de significación estadística, lo que implica una significación demasiado pequeña y lejos de las 5 necesarias para declarar un descubrimiento. Si la expansión del Universo se está acelerando lo debe de hacer a un ritmo muy pequeño.
Un ejemplo de algo similar sucedió sobre datos del LHC en diciembre del año pasado cuando se anunció que había entre 3,4 y 3,9 sigmas de significación que indicaban la existencia de una nueva partícula de 750 GeV, lo que produjo unos 500 artículos sobre el tema. Pero este agosto se anunció que la significación estadística bajó por debajo de 1 con los nuevos datos recopilados desde entonces. Se trataba de una fluctuación estadística y tal partícula no existe.
La realidad es que se necesitaría medir miles de supernovas lejanas de tipo Ia y usar técnicas estadísticas refinadas para poder afirma o negar la expansión acelerada, aunque la navaja de Occam ya nos esté diciendo que es mejor eliminar la energía oscura.
Sobre las otras pruebas basadas en datos sobre el FCM tomados por Planck, Sarkar dice que en ese caso se trata de comprobaciones indirectas que aparecen al asumir el modelo, pues la luz del FCM no está afectada directamente por la energía oscura. Aunque está el efecto Sachs-Wolfe, sobre cuya existencia no se han encontrado pruebas concluyentes aún.
Quizás sea necesario usar un marco más complejo en el que se tenga en cuenta que el Universo no es total y absolutamente homogéneo y que por tanto no se comporta como un gas ideal
“Naturalmente, será necesario realizar mucho trabajo para convencer a las comunidad de físicos de todo esto, pero nuestro trabajo sirve para demostrar que el pilar fundamental sobre el que se asienta el modelo cosmológico estándar se tambalea un tanto. Esperemos que esto motive la realización de mejores análisis sobre los datos cosmológicos, así como inspire a los teóricos a investigar modelos cosmológicos más matizados. Se harán progresos significativos cuando el Telescopio Europeo Extra Grande realice observaciones ultrasensibles basadas en peines láser para medir directamente la expansión durante 10 o 15 años y comprobar así si se está acelerando”, dice Sarkar.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5125

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