Los científicos esperan comprender uno de los misterios más perdurables de la cosmología simulando su efecto sobre la agrupación de galaxias.

Ese misterio es la energía oscura, el fenómeno que los científicos plantean como hipótesis está causando que el universo se expanda a un ritmo cada vez más rápido. Nadie sabe nada sobre la energía oscura excepto que podría ser, de alguna manera, haciendo volar casi todo en pedazos.

Mientras tanto, La energía oscura tiene un primo igualmente sombrío:la materia oscura. Esta sustancia invisible parece haberse agrupado alrededor de galaxias, y evitar que se separen, prestándoles una atracción gravitacional adicional.

Este efecto de agrupamiento compite con la expansión acelerada de la energía oscura. Sin embargo, estudiar la naturaleza precisa de esta competencia podría arrojar algo de luz sobre la energía oscura.

"Muchos modelos de energía oscura ya están descartados con los datos actuales, "dijo el Dr. Alexander Mead, cosmólogo de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, Canadá, que está trabajando en un proyecto llamado modelado Halo. "Ojalá en el futuro podamos descartar más".

Lente gravitacional

En la actualidad, la única forma en que se puede observar la materia oscura es buscando los efectos de su atracción gravitacional sobre otra materia y luz. El intenso campo gravitacional que produce puede hacer que la luz se distorsione y se doble a grandes distancias, un efecto conocido como lente gravitacional.

Al mapear la materia oscura en partes distantes del cosmos, los científicos pueden calcular cuánta materia oscura se agrupa y, en principio, cómo esa agrupación se ve afectada por la energía oscura.

El vínculo entre la lente gravitacional y la agrupación de materia oscura no es sencillo, sin embargo. Para interpretar los datos de los telescopios, los científicos deben referirse a modelos cosmológicos detallados:representaciones matemáticas de sistemas complejos.

El Dr. Mead está desarrollando un modelo de agrupamiento que espera tenga suficiente precisión para distinguir entre diferentes hipótesis de energía oscura.

"Una analogía que me gusta mucho es con la turbulencia. En el flujo de un fluido turbulento se puede hablar de corrientes y remolinos, que son bonitas palabras, pero la realidad de cómo el fluido en una tubería pasa de fluir con calma a fluir de manera turbulenta es extremadamente complicada ".

Quinta fuerza

Una de las teorías más exóticas es que la energía oscura es el resultado de una quinta fuerza hasta ahora no detectada, además de las cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza:la gravedad, electromagnetismo, y las fuerzas nucleares fuertes y débiles dentro de los átomos.

Una hipótesis más común para la energía oscura, sin embargo, se conoce como la constante cosmológica, que fue propuesto por Albert Einstein como parte de su teoría general de la relatividad. A menudo se cree que describe un mar omnipresente de partículas virtuales que están apareciendo y desapareciendo continuamente en todo el universo.

Una forma de descartar la hipótesis de la constante cosmológica, por supuesto, es demostrar que la energía oscura no es constante en absoluto. Este es el objetivo del Dr. Pier Stefano Corasaniti del Observatorio de París en Francia, quien, en un proyecto llamado EDECS, se está acercando a la agrupación de materia oscura desde una dirección diferente.

En lugar de intentar modelar la agrupación a partir de datos de lentes gravitacionales, está comenzando específicamente con una dinámica, es decir, no constante - hipótesis de la energía oscura, y tratar de predecir cómo se agruparía la materia oscura si este fuera el caso.

Empujando los limites

Existen, en principio, infinitas formas en que la energía oscura puede variar en el espacio y el tiempo, aunque muchas teorías ya han sido descartadas por las observaciones existentes. El Dr. Corasaniti está enfocando sus simulaciones en tipos de energía oscura dinámica que empujan los límites de estos límites de observación, allanando el camino para las pruebas con experimentos futuros.

Las simulaciones, que trazan la evolución de numerosos, Partículas de materia oscura "N-cuerpo", requieren supercomputadoras funcionando durante largos períodos de tiempo, procesando varios petabytes (mil millones de millones de bytes) de datos.

"Hemos realizado una de las simulaciones cosmológicas de cuerpos N más grandes jamás realizadas, "Dijo el Dr. Corasaniti.

Las simulaciones del Dr. Corasaniti predicen que la forma en que la energía oscura evoluciona con el tiempo debería afectar la agrupación de materia oscura. Esta, Sucesivamente, altera la eficiencia con la que se forman las galaxias de formas que no serían el caso con la energía oscura constante.

Las predicciones que hacen sus modelos podrían probarse con la ayuda de los próximos telescopios, como el Large Synoptic Survey Telescope en Chile y el Square Kilometer Array en Australia y Sudáfrica. así como por misiones satelitales como Euclid (Cooperación Europea para la Detección de Iluminación) y WFIRST (Telescopio de Levantamiento de Infrarrojos de Campo Amplio).

"Si la energía oscura resulta ser un fenómeno dinámico, esto tendrá una profunda implicación no solo en la cosmología, pero en nuestra comprensión de la física fundamental, "dijo el Dr. Corasaniti.