El estudio de la energía oscura se asienta en la colisión de enanas blancas

Kerchak | | Ciencia | No hay comentarios

El Premio Nobel de Física 2011 recompensaba el descubrimiento de la expansión acelerada del universo. Que se hizo originalmente con supernovas muy específicas, las SN Ia. Teníamos razones para creer que estas explosiones de estrellas siempre están liberando una cantidad de energía más o menos constante. Por lo tanto, se podían utilizar, al menos aproximadamente, como medida estándar, es decir, como “metros luminosos” con los que medir distancias en escalas cosmológicas.

En efecto, si la luminosidad intrínseca de una explosión de supernova varía poco de una estrella del mismo tipo a otro, aparecerá menos brillante que otra que esté lejos de nuestra propia galaxia. Como una supernova es más brillante que varios millones de estrellas, podemos ver a miles de millones de años luz. Como Lemaitre fue el primero en predecir y Hubble en medir; la expansión del universo tiene que ir acompañada de un desplazamiento espectral hacia el rojo de las estrellas de las galaxias y en particular de las supernovas.

El regreso de la constante cosmológica de Einstein

Sin embargo, dibujando un diagrama que muestra el brillo aparente de las SN Ia en función de su desplazamiento espectral hacia el rojo, es posible estudiar las características de la expansión del universo observable. Ya que dependiendo del modelo cosmológico relativista que utilicemos para describir el cosmos, sobre todo en términos de contenido y energía, podemos precisar la naturaleza del universo en que vivimos.

Precisamente lo que hicieron los ganadores del Premio Nobel de Física de este año. Sus acciones indicaban claramente en 1998 que era necesario volver a introducir la constante cosmológica que el famoso Albert Einstein había postulado en 1917 cuando fue el primero en construir un modelo cosmológico de las ecuaciones de la relatividad general.

Albert Einstein se encuentra aquí en una visita al Monte Wilson, el mismo lugar donde Hubble descubrió la expansión del universo

Albert Einstein se encuentra aquí en una visita al Monte Wilson, el mismo lugar donde Hubble descubrió la expansión del universo. © Lawrence Berkeley National Laboratory

Pero, ¿qué son las SN Ia y por qué podrían ser consideradas como buenos indicadores de las distancias?

Los espectros medidos mostraron claramente que no podían ser de explosiones de estrellas compuestas principalmente de hidrógeno y helio, sino de la necesidad de que las enanas blancas sean ricas en carbono y oxígeno. Para explicar su explosión, el modelo más simple se basa en que la una única enana blanca de masa inferior al Chandrasekhar es alcanzado, la estrella pasa a ser un objeto inestable en el que se suceden violentas reacciones termonucleares que volatilizan a la enana blanca durante la explosión.

Sin embargo, algunas observaciones realizadas con mayor finura mostraron que el brillo de una SN Ia no podría ser del orden del de una enana blanca con una masa de Chandrasekhar en explosión. El modelo que se ajustaba mejor a las observaciones fue entonces el de las colisiones de las enanas blancas.

Ningún desafío a la expansión acelerada

Un grupo de astrofísicos estadounidenses, japoneses e israelíes acaba de publicar un artículo en arXiv en el que muestran que ahora hay más razones para creer que estas colisiones son la regla y no la excepción.

Sus comentarios llegan tras haber acumulado alrededor de 150 SN Ia que se habrían producido entre hace 5 y 10 millones de años en el universo. Realizada utilizando con los telescopios Subaru y Keck, el estudio de las características de esta población de SN Ia muestra que se explican mejor si son en su mayoría el resultado de la colisión de enanas blancas. El estudio también muestra que las supernovas SN Ia son cinco veces más frecuentes durante este período de la historia del universo que en los últimos millones de años. Lo más probable, porque la tasa de formación de estrellas era más alta.

Si los astrónomos están en lo cierto, sin embargo, esto no afecta al descubrimiento de la expansión acelerada del universo, sino que las conclusiones que sacamos de su medición deben ser revisadas, en particular la naturaleza de la energía oscura que causa la expansión del universo. Puede, además, que sea la única manera de ver con claridad o medir el fenómeno en un laboratorio, según lo propuesto por el Premio Nobel de Física Martin Perl.

Subaru enana blanca

El Subaru Deep Field es el telescopio con el que los investigadores han hecho sus observaciones. Vemos aquí una pequeña parte de las SN Ia observadas en las galaxias. © NAOJ

Más información

Supernovae in the Subaru Deep Field: the rate and delay-time distribution of type Ia supernovae out to redshift 2

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