Miércoles 18 de febrero de 2015
Uno de los recursos que utilizo en las charlas públicas para lograr entusiasmar a la audiencia es hacerla escuchar una estrofa de la canción nacional y, luego, su traducción a varios idiomas en forma consecutiva hasta que finalmente volvemos al español. Mientras avanza la grabación, relato cómo cada cultura (representada por su lengua) va modificando el contenido de la estrofa. Después de la última traducción el resultado es sorprendente; no se entiende nada. "¿Cómo podríamos recuperar la estrofa original? Necesitamos un conocimiento detallado de cada cultura, es decir de cada traducción".
Algo similar ocurre con la radiación de fondo que viaja por el espacio, desde poco después del Big Bang. Cada vez que se encuentra con una estructura (o cultura) en el universo, algo cambia en ella y esas modificaciones son efectos físicos que conocemos. En 1967, los astrofísicos Sachs y Wolfe nos dieron las herramientas para justamente comprender uno de los cambios que experimenta un fotón de esta radiación en el camino que lo lleva a través de las grandes estructuras en el universo. Este es el efecto integrado Sachs-Wolfe (ISW).
Pensemos en un fotón, de esta radiación de fondo, que viaja por el universo. ¿Qué le ocurre en ese trayecto? Varias cosas. Primero, disminuye su energía debido a la expansión del universo (corrimiento al rojo). También, se desvía de su trayectoria por efectos gravitacionales (efecto lente), gana energía cuando interacciona con los electrones presentes en gases calientes de los cúmulos de galaxias, y, por último, su energía puede variar por cambios en el espacio-tiempo, este es el efecto ISW.
Pero, también, hay otro factor a tener en cuenta. La densidad total de energía en el universo ha transitado por tres grandes periodos, en los cuales una forma de energía domina por sobre las otras. Hasta unos pocos cientos de miles de años después del Big Bang, el universo estaba gobernado por la energía proveniente de la radiación (época de la radiación). Luego, desde ahí y hasta los 4 mil millones de años, la densidad de energía era dominada por materia (época de la materia). Y ahora, 13.700 millones de años más tarde, lo que predomina es una misteriosa forma de energía, la llamada energía oscura (época de la energía oscura).
Volviendo a nuestro fotón, éste se origina en la época de la radiación. Por lo que en su viaje camino a la Tierra, atraviesa estas tres fases con las distintas consecuencias ya mencionadas. Si consideramos sólo el ISW durante la época de dominación de la materia la energía del fotón no cambia. En cambio, durante las épocas de radiación y energía oscura, debido a variaciones estructurales del espacio tiempo, esta sí puede variar.
Pero, ¿cómo puede variar el espacio-tiempo? Por una inyección de energía. Imaginemos que esta proviene de la energía oscura. Durante el tiempo en que nuestro fotón cruza una superestructura, éste gana energía ya que la aceleración de la expansión del universo –consecuencia de la energía oscura– hace que la partícula gane más energía cuando entra que la que pierde al salir de la estructura.
Detectamos el efecto ISW co-relacionando la distribución de galaxias (superestructuras de materia) con las variaciones en la temperatura del fondo de microondas (fotones originarios). Esto ocurre en escalas muy grandes y nos entrega indicadores que dependen exclusivamente de la densidad de materia oscura.
Con el fin de comprender la naturaleza de esta energía, la que aún es incierta, nuestro grupo en la PUC está confeccionando un gran catálogo de galaxias que cubre gran parte del cielo austral a partir de observaciones con telescopio VST de Paranal.
