La energía oscura temprana podría descifrar dos enigmas sobre los principios del cosmos
Un nuevo estudio realizado por físicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) sugiere que la energía oscura temprana podría ser la clave para resolver dos de los mayores misterios del universo: la "tensión de Hubble" y la inesperada presencia de galaxias brillantes en el universo primitivo. Estos dos enigmas han desconcertado a los científicos durante años, y este reciente descubrimiento ofrece una explicación potencial que podría transformar nuestra comprensión del cosmos.
La tensión de Hubble se refiere a una discrepancia entre las mediciones actuales de la tasa de expansión del universo. Las diferentes técnicas para medir esta expansión, ya sea observando galaxias cercanas o el fondo cósmico de microondas, ofrecen resultados contradictorios. Resolver esta discordancia ha sido un desafío clave en cosmología.
Por otro lado, las observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA han revelado un número sorprendente de galaxias brillantes en una etapa temprana del universo, cuando, según los modelos tradicionales, no debería haber existido una población tan densa de estas estructuras. Este descubrimiento también ha generado preguntas sobre cómo se formaron estas galaxias tan pronto después del Big Bang.
El estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugiere que ambos problemas podrían estar conectados a través de un fenómeno hipotético conocido como energía oscura temprana. Este tipo de energía, similar a la energía oscura que actualmente impulsa la expansión del universo, habría aparecido brevemente durante los primeros momentos del cosmos antes de desaparecer. Según los investigadores del MIT, la energía oscura temprana podría haber acelerado la expansión del universo justo después del Big Bang, resolviendo la los desajustes en las mediciones de la tensión de Hubble.
Rohan Naidu, coautor del estudio y miembro del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, explicó: "Hemos descubierto que, de hecho, la energía oscura temprana es una solución muy elegante y dispersa para dos de los problemas más urgentes de la cosmología".
El equipo del MIT, al incorporar este concepto de energía oscura temprana en sus modelos de formación galáctica, encontró que no solo resuelve la discrepancia de la tasa de expansión, sino que también puede explicar la existencia de galaxias brillantes en el universo temprano. Según sus simulaciones, este elemento adicional en el cosmos primitivo permitió que las primeras galaxias se formaran mucho más rápido y en mayor cantidad de lo que los modelos tradicionales predicen.
El estudio demuestra que, al incluir la energía oscura temprana en los cálculos, el universo primitivo habría tenido más halos de materia oscura (regiones donde la gravedad es lo suficientemente fuerte como para atraer materia) lo que permitió la rápida formación de galaxias brillantes. Esto ajustaría las observaciones del telescopio James Webb, que encontró muchas más galaxias brillantes de las esperadas en los primeros 500 millones de años del universo.
"Las galaxias brillantes que vio el JWST serían como ver un cúmulo de luces alrededor de grandes ciudades, mientras que la teoría predice algo así como la luz alrededor de entornos más rurales como el Parque Nacional de Yellowstone", dice Shen. "Y no esperamos ese cúmulo de luz tan temprano", explicó el investigador Shen, coautor del estudio.
La investigación sugiere que los modelos cosmológicos estándar necesitan una actualización. Tradicionalmente, se esperaba que el gas primordial tardara miles de millones de años en fusionarse en galaxias grandes y brillantes. Sin embargo, las observaciones del JWST indican que esas galaxias ya existían mucho antes, en una etapa en la que el universo solo tenía el 3% de su edad actuall.
"Creemos que los halos de materia oscura son el esqueleto invisible del universo", explica Shen. "Las estructuras de materia oscura se forman primero y luego las galaxias se forman dentro de estas estructuras. Por lo tanto, esperamos que la cantidad de galaxias brillantes sea proporcional a la cantidad de grandes halos de materia oscura".
El equipo del MIT desarrolló un marco empírico para analizar la formación temprana de galaxias, que incluye parámetros cosmológicos como la constante de Hubble, que describe la tasa de expansión del universo. Al incorporar la energía oscura temprana en este marco, los investigadores descubrieron que el universo primitivo habría albergado más halos de materia oscura, lo que explica la mayor densidad de galaxias brillantes observada por el JWST.
Según Naidu, "lo que demostramos es que la estructura esquelética del universo primitivo se altera de manera sutil, donde la amplitud de las fluctuaciones de materia aumenta, permitiendo la formación de halos más grandes y, por tanto, galaxias más brillantes que las que existían en épocas anteriores, más que en nuestros modelos más convencionales". "Eso significa que las cosas eran más abundantes y estaban más agrupadas en el universo primitivo", agregó. @mundiario