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Raúl Jiménez: “Los datos actuales señalan que el universo es infinito”

Primeras mediciones astronómicas de la distancia estándar del universo


La ‘distancia estándar del universo’ es un patrón que permite comprender la expansión del cosmos pero, hasta ahora, solo se había podido estimar mediante modelos teóricos. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) y del Imperial College de Londres ha logrado, por vez primera, hacer mediciones astronómicas de la distancia estándar del universo a partir de datos observacionales disponibles. Raúl Jiménez, uno de los autores del avance -detallado en la revista Physical Review Letters- nos explica en la siguiente entrevista sus características e implicaciones. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor


Raúl Jiménez.
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.

¿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.

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.
 


Martes, 23 de Diciembre 2014
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Nota


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1.Publicado por Sergi el 21/01/2015 19:38
Si el universo es infinito, ¿significa que en cualquier dirección la cantidad de materia es infinita? ¿Qué consecuencias podriamos esperar de la gravedad ejercida por toda esta materia y en todas direcciones?

2.Publicado por Josep MARTÍ el 14/04/2015 15:07

Con todos mis respetos e ignorancia i anteponiendo mis más sinceras disculpas a los autores.
Al interpretar la Gravedad, seguimos cometiendo los mismos fallos i errores que en su tiempo cometieron Issac Newton i Albert Einstein, en sus respectivas teorías. A pesar que ambas teorías funcionan relativamente muy bien dentro de sus apropiados marcos, hay un factor común en ambas teorías que las somete i las hace restringidas.
Tanto Issac Newton i Albert Einstein, son respectivamente disculpables, hay que entender, en los respectivos contextos en que ambos desarrollaron sus respectivas teorías. Sin embargo, sus teorías son bellas i podríamos decir que casi también son perfectas, siempre i cuando no las saquemos de sus contextos adecuados.
Tenemos que entender, que tanto la ley Universal de la Gravitación de Robert Hooke i Issac Newton i la Relatividad general de Albert Einstein, Son maravillosos instrumentos matemáticos de cálculo, que sirven para calcular el movimiento de los graves dentro de sus respectivos sistemas, con sus propias i determinadas características.
No nos acordamos, que ya Issac Newton afirmo que a pesar de su ley de la Gravitación Universal, el no hacia ninguna hipótesis sobre la verdadera esencia de la Gravedad.
Del mismo modo, que intentar que la Relatividad General, tal i como la entendemos dentro de todo su contexto, nos explique cómo funciona nuestro Universo desde su supuesto, principio a su también supuesto final, o que concuerde con las leyes de la física cuántica, es no hacerse las preguntas correctamente. La Relatividad General, tampoco nos dice qué es en realidad la Gravedad, lo que nos dice es cómo podemos calcular ciertos efectos que produce en ciertos contextos.
Entender el cómo i el por qué deja de funcionar la Relatividad General a partir de ciertos contextos, i con ello no quiere decir que la Relatividad General este mal, sino todo lo contrario, es un camino muy largo. Pero al final te llena de una gran satisfacción.
Como seguramente sabrá muy bien i como sucede en la Relatividad General, ese patrón de “Distancia estándar del Universo” solo funcionara dentro de un cierto rango de velocidades de expansión acelerada de nuestro Universo, teniendo por limites, el dela velocidad cercana a la luz i al de la velocidad nula o próxima a ella, del mismo modo, entre esos dos rangos de velocidades i sin traspasarlos, el comportamiento de la evolución de nuestro Universo, podríamos decir que es lineal en su aceleración sin que ese patrón se modifique apreciablemente, quedando restringido a velocidades que se encuentren dentro de esos rangos. Igualmente que el comportamiento de la Relatividad General está restringido a ese rango de velocidades de expansión acelerada. Más allá de ese rango de velocidades, se ha de saber cómo modificar adecuadamente alguna de las magnitudes para que la Relatividad General funcione correctamente, i entender por qué del mismo modo queda modificado ese patrón de Distancia estándar del Universo.
En primer lugar, para hacer estas afirmaciones hay que poderlas demostrarlas.
El problema no está en la estructura de la Relatividad General, por eso funciona podríamos decir correctamente en su adecuado marco.
La Relatividad General, es la combinación de dos estructuras o de dos sistemas, la propia naturaleza física i el lenguaje que utilizamos para expresarla i estudiarla, el sistema de cálculo. Ambos deben ser siempre compatibles.
De la Gravedad, como una propiedad de la naturaleza física de nuestro Universo, i tal como la utilizamos, tenemos que decir que solo conocemos i entendemos sus efectos. Pero tal como dijo Issac Newton, no hemos comprendido bien su esencia.
Cuando entiendes un poco más la esencia de la Gravedad, entiendes el por qué la Constante Cosmológica está mal i no es una constante. I al no ser una constante, no se puede utilizar como unidad, por eso deja de ser compatible fuera de ciertos rangos de velocidades, pero para eso hay que entender un poco más la esencia de la Gravedad.
Un saludo.
Josep Martí Rosanes

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