- La colaboración internacional DESI ha publicado un nuevo análisis de la energía oscura que utiliza sus tres primeros años de datos, lo que supone cerca de 15 millones de galaxias y cuásares.
- El análisis combina los datos de DESI con información procedente de otros proyectos que estudian la radiación de fondo de microondas, supernovas 1a y el efecto lente gravitacional débil.
- El modelo estándar de la cosmología está en conflicto con el análisis conjunto de todos los datos, pero un modelo en el que la influencia de la energía oscura cambia con el tiempo parece explicarlos bien.
- Grupos de investigación del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB), el Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC, IEEC), el Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE) y el Instituto de Física Teórica (IFT, UAM-CSIC) han tenido importantes responsabilidades en el análisis científico de los datos.
Barcelona/Madrid, 20 de marzo de 2025.- El destino final del universo depende del balance entre la materia y la energía oscura, el ingrediente fundamental que provoca su expansión acelerada. Nuevos resultados obtenidos por el Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura (DESI, por Dark Energy Spectroscopic Instrument) utilizan el mayor mapa en 3D del universo jamás construido para caracterizar la influencia de la energía oscura en la expansión del universo durante los últimos 11.000 millones de años. En este estudio se observan indicios de que la energía oscura, que se pensaba que era una constante cosmológica, podría evolucionar con el tiempo de maneras inesperadas.
DESI es un experimento internacional en el que participan más de 900 personas de más de 70 instituciones de todo el mundo, liderado por el Laboratorio Lawrence Berkeley de los EE.UU. La colaboración ha hecho públicos sus hallazgos en múltiples artículos enviados al repositorio digital arXiv y en una ponencia en el congreso American Physical Society Global Summit celebrado en Anaheim, California.
«Los resultados que hemos obtenido son muy interesantes», dice Andreu Font-Ribera, científico del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) y miembro del equipo de DESI que ha desarrollado el estudio. «Parece que estamos a punto de presenciar un cambio de paradigma en los modelos de evolución del Universo, y esto es muy emocionante.»
En solitario, los datos de DESI son consistentes con el modelo estándar del universo, ΛCDM (donde CDM, Cold Dark Matter por sus siglas en inglés, es la materia oscura fría y Λ representa la explicación más sencilla de la energía oscura, donde se comporta como una constante cosmológica). Sin embargo, cuando se combinan con otras medidas, hay indicaciones crecientes de que el impacto de la energía oscura puede estar debilitándose con el tiempo. Esto sugiere que otros modelos, distintos del comúnmente aceptado, podrían proporcionar una explicación mejor de la evolución cósmica. Esas otras medidas incluyen la luz remanente del amanecer del universo (la radiación de fondo de microondas, o CMB por sus siglas en inglés), explosiones estelares (supernovas) y las distorsiones en la propagación de la luz causadas por la gravedad (efecto lente gravitacional débil).
«En mi opinión, todavía es temprano para afirmar con rotundidad que hemos descubierto que la energía oscura sea cambiante.», dice Eusebio Sánchez, investigador científico en el CIEMAT, que ha participado en el análisis de los datos. «Sin embargo, el hecho de que diferentes proyectos independientes estén observando resultados similares hace que la situación sea especialmente interesante».
Hasta ahora, la preferencia por una energía oscura cambiante no ha alcanzado las «5 sigmas» (es decir, una probabilidad de 1 en 3.5 millones de ser una fluctuación estadística), la convención estadística usada en física que fija el umbral necesario para considerar si una medida se considera un descubrimiento. El análisis de diferentes combinaciones de los datos de DESI con la CMB y varios conjuntos de supernovas encuentra un rango que va entre 2.8 y 4.2 sigmas (un suceso a 3 sigmas tiene una probabilidad del 0.3% de ser una fluctuación estadística, pero muchos sucesos a 3 sigmas en física han desaparecido al recoger más datos). El análisis ha utilizado una técnica doble ciego que oculta los resultados hasta el final, mitigando así cualquier sesgo inconsciente sobre los datos.
«Estos nuevos datos podrían indicar que el universo es más complejo de lo que nos pensábamos hasta ahora», dice Sergi Novell Masot, estudiante de doctorado del ICCUB y miembro del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, quien recientemente también ha publicado un estudio complementario usando los mapas de DESI. «Sin embargo, antes de sacar conclusiones definitivas, hay que entender bien los datos de supernovas y CMB que al combinarse con los resultados de DESI parecen apuntar en esa dirección»
DESI es el cartografiado en 3D más extenso del cosmos jamás realizado. Tiene un instrumento puntero que captura luz de 5,000 galaxias simultáneamente. Los grupos españoles de DESI tuvieron un papel crucial en su construcción y participan en su operación. DESI está montado en el telescopio Nicholas U. Mayall, de 4 m, situado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, en Arizona (EE. UU.). El experimento se encuentra en su cuarto año de toma de datos, de un total previsto de cinco. Está planeado que mida unos 50 millones de galaxias y cuásares (objetos muy brillantes y extremadamente distantes que alojan agujeros negros en sus núcleos) al terminar el proyecto.
El nuevo análisis utiliza los datos de los 3 primeros años de observación: cerca de 15 millones de las galaxias y los cuásares mejor medidos. Es un avance importantísimo. La precisión del experimento ha mejorado con respecto al primer análisis de DESI, que también observó pistas de energía oscura cambiante, porque el conjunto de datos ha aumentado en un factor mayor que 2.
«Si se confirma, este sería uno de los resultados más importantes de las últimas décadas en cosmología, porque abre las puertas a nuevas ideas más allá del modelo estándar ΛCDM», comenta Juan García-Bellido, investigador del IFT-UAM/CSIC, que ha colaborado en esta medida. «Si los resultados adquieren mayor significancia con medidas futuras podríamos explorar ideas como nuevas teorías de la gravedad o la quintaesencia, que predicen una aceleración variable de la expansión del universo».
DESI rastrea la influencia de la energía oscura estudiando la distribución de la materia en el universo. Los procesos físicos en el universo temprano dejaron patrones muy sutiles en la distribución de la materia, conocidos como oscilaciones acústicas de los bariones (BAO), Estas oscilaciones se usan como un calibrador de distancias o regla estándar, y su tamaño aparente en diferentes momentos depende directamente de la expansión del universo. De la medida de la regla estándar a diferentes distancias se obtiene la fuerza de la energía oscura a lo largo de la historia cósmica. Las medidas de distancia que proporciona DESI en este nuevo estudio son las más precisas realizadas hasta la fecha.
«Estamos en un momento muy emocionante, ya que durante mucho tiempo hemos creído que el universo se comportaba de cierta manera, pero ahora, con datos cada vez más precisos, nos damos cuenta de que hay aspectos que aún no comprendemos del todo», dice Laura Casas, estudiante de doctorado en el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) en Barcelona, que ha liderado la validación del análisis en los bosques Lyman-alfa, la huella que dejan las nubes de hidrógeno intergalácticas en la luz de los cuásares. «Aunque queda mucho por investigar, la evidencia de que la energía oscura podría ser cambiante es un hallazgo fascinante».
La colaboración empezará muy pronto a trabajar en análisis adicionales para extraer aún más información del actual conjunto de datos y, además, DESI continuará acumulando nuevos datos. Otros experimentos que comenzarán en los próximos años proporcionarán conjuntos de datos complementarios para análisis futuros.
«Los resultados observacionales que estamos obteniendo de cómo evoluciona el universo abren un abanico muy amplio de posibles teorías que puedan explicar lo que observamos», comenta Francisco Javier Castander, investigador del ICE-CSIC y del IEEC, que ha contribuido al experimento. «Independientemente de cual sea la naturaleza de la energía oscura, sus propiedades determinarán el futuro del universo. Es muy gratificante comprobar cómo el instrumento que hemos construido nos permite observar el cielo y estudiar el universo en detalle, para poder así responder a una de las preguntas más trascendentes que la humanidad se ha hecho».
Algunos vídeos que presentan el nuevo análisis están disponibles en el canal Youtube de DESI. Además de hacer públicos los últimos resultados en la reunión de la APS, la colaboración DESI también ha anunciado que su primer lanzamiento público de datos (DR1) se encuentra disponible para ser explorado. Este conjunto de datos contiene millones de objetos celestes y con él se podrá realizar un rango muy amplio de investigaciones astrofísicas que se suman a las metas cosmológicas de DESI.
La colaboración Dark Energy Spectroscopic Instrument
DESI está financiado por las siguientes instituciones: U.S. Department of Energy’s Office of Science y el National Energy Research Scientific Computing Center; National Science Foundation de Estados Unidos; Division of Astronomical Sciences bajo contrato con el National Optical Astronomy Observatory; Science and Technologies Facilities Council del Reino Unido; Fundación Gordon and Betty Moore; Fundación Heising-Simons; French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA); Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México; Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España y las instituciones miembros de DESI.
La colaboración DESI se siente honrada de que se le permita llevar a cabo investigaciones astronómicas en el l’oligam Du’ag (Kitt Peak, Arizona), una montaña con significado especial para la nación Tohono O’odham.
Participan en DESI el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC/IEEC), el Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), el Instituto de Física Teórica (IFT-UAM/CSIC), el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
La lista completa de instituciones participantes y más información sobre DESI está disponible en: https://www.desi.lbl.gov.
Personas de contacto:
CIEMAT: Dr. Eusebio Sánchez, Investigador Científico, eusebio.sanchez@ciemat.es
ICCUB-IEEC: Dr. Héctor Gil, Investigador Ramón y Cajal, hectorgil@icc.ub.edu
ICE-CSIC/IEEC: Dr. Francisco Castander, Profesor de Investigación, fjc@ice.csic.es
IFAE: Dr. Andreu Font-Ribera, Investigador Ramón y Cajal, afont@ifae.es
IFT-UAM/CSIC: Prof. Dr. Juan García-Bellido, Catedrático, juan.garciabellido@uam.es
Distribuido por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) en representación de la colaboración DESI.