Juan Garcia-Bellido, Universidad Autónoma de Madrid y Savvas Nesseris, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
El 1 de julio de 2023, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó el telescopio espacial Euclid para explorar el universo oscuro del modo más profundo posible con los conocimientos del siglo XXI. Es tecnología de frontera, y en este caso la frontera es la oscuridad cósmica.
La comunidad científica espera con enorme interés que Euclid responda a los grandes misterios de la cosmología.
La controversia científica
Desde el lanzamiento de Euclid hasta hoy ha aumentado la controversia sobre la energía oscura que expande el cosmos. Y no es poca cosa ya que las medidas sugieren que aproximadamente el 70 % del universo es energía oscura.
Nuevos modelos cuestionan esa forma de energía tal y como la explica el modelo cosmológico que vertebra toda la astrofísica a día de hoy. Los datos del Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés) no coinciden del todo con el modelo estándar, por lo demás fiable, que supone que la energía oscura es constante y uniforme.
Euclid es la clave para resolver la controversia. La misión supondrá un antes y un después en el relato científico del universo oscuro.
La misión hacia la que todos miran
Euclid está pensado y diseñado para comprender la naturaleza de la energía oscura, esa fuerza misteriosa que impulsa la expansión acelerada del universo actual. Para ello, va a cartografiar la estructura a gran escala del cosmos y medir cómo se distribuyen las galaxias y los cúmulos de galaxias.
El satélite de la ESA cartografiará aproximadamente 14 000 grados cuadrados de cielo extragaláctico, los objetos (estrellas, galaxias, cuásares…) que están fuera de la Vía Láctea, y lo hará con más detalle de lo que se ha logrado nunca.
Un mapa tan preciso permitirá hacer mediciones muy detalladas sobre el ritmo de expansión del universo en cada dirección y en distintas épocas hasta hace 13 mil millones de años. https://www.youtube.com/embed/sAP5rauEyG4?wmode=transparent&start=91 Así realiza Euclid el mapeado de materia oscura.
Euclid también buscará posibles desviaciones sutiles en la gravedad a escalas incluso mayores que las propias galaxias. Los datos que obtenga podrían conducir a extensiones o modificaciones de la teoría de la relatividad general de Einstein. Desde el Instituto de Física Teórica (IFT) UAM-CSIC de Madrid contribuimos significativamente al análisis de estos datos de la misión, especialmente en la interpretación de modelos cosmológicos y teorías gravitacionales.
Hay otros instrumentos, como el antes citado DESI, que están investigando la oscuridad del universo. Pero Euclid tiene ventajas.
Sin muros
Euclid orbita el segundo punto de Lagrange (L2) del sistema Tierra-Sol, que se encuentra aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y apunta lejos del Sol, la Tierra y la Luna. Puede observar el cielo sin las turbulencias atmosféricas y la contaminación lumínica, y está libre del efecto de las constelaciones de satélites de comunicaciones que afectan a los telescopios terrestres.
También estudiará una porción mucho mayor del cielo en comparación con sus homólogos terrestres, ya que estos últimos se limitan al hemisferio norte o sur, limitados por su ubicación física en la Tierra. Euclid, sin embargo, puede observar casi todo el cielo (salvo las áreas ocupadas por la Vía Láctea) con una visión más profunda.
La distribución de las galaxias y la energía oscura
La cobertura del cielo a gran escala es esencial para cartografiar la distribución global de las galaxias y comprender la historia de la expansión del universo desde una pequeña fracción de su edad actual hasta hoy en día. Sus datos resolverán la controversia de la edad del universo, que también hoy está cuestionada.
El diseño de Euclid combina cartografiados fotométricos y espectroscópicos, lo que le permite destacar entre otros cartografiados a gran escala, como el Legacy Survey of Space and Time (LSST) y el DESI.
Los cartografiados fotométricos miden el brillo de todos los objetos celestes en diferentes filtros, mientras que los estudios espectroscópicos miden directamente el espectro de luz de unos pocos objetos. Esto proporciona información detallada sobre la distancia real del objeto y sus propiedades físicas.
Los cartografiados terrestres suelen centrarse en uno de estos dos métodos. Por ejemplo, LSST es un estudio puramente fotométrico, mientras que DESI es puramente espectroscópico.
La capacidad de Euclid para realizar ambos tipos de estudios simultáneamente le otorga una ventaja única, ya que logrará un cartografiado completo en magnitudes astronómicas. Puede detectar todas las galaxias hasta una cierta luminosidad en todo el cartografiado. El conjunto de datos será completo.
La misión de la ESA recopilará información sobre una variedad de fenómenos astrofísicos y cosmológicos, incluidas las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO) y las distorsiones espaciales del corrimiento al rojo (RSD), así como los cúmulos de galaxias y las lentes gravitacionales fuertes y débiles de galaxias y cúmulos.
Estas mediciones serán esenciales para limitar teorías más allá de la teoría general de la relatividad de Einstein y el actual ritmo de expansión del universo.
Primeros datos en 2026
Los primeros datos de Euclid se publicarán previsiblemente en junio de 2026. A partir de ahí, aproximadamente cada dos años se realizarán publicaciones con información cada vez más detallada a un ritmo rápido. Aunque al comienzo hubo un problema con la formación de hielo en el instrumento visible del satélite, ya se ha resuelto.
Euclid hará contribuciones clave a nuestra comprensión de la energía oscura, la materia oscura y la estructura a gran escala del universo, pero también ofrece la emocionante posibilidad de realizar nuevos descubrimientos completamente inesperados.
El universo oscuro aún tiene que revelarse.
Juan Garcia-Bellido, Catedratico de Fisica Teórica, Universidad Autónoma de Madrid y Savvas Nesseris, investigador titular del CSIC en el Instituto de Física Teórica (IFT) en Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.