Aproximadamente 150 horas de tiempo de observación el 1, El radiotelescopio de 000 pies en el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico durante los últimos años se ha dedicado a determinar si la constante más fundamental en física realmente es constante.

El objetivo es la llamada constante de estructura fina, generalmente conocido como alfa, que describe la interacción electromagnética entre partículas cargadas elementales. Su valor es crucial para comprender la naturaleza de los espectros atómicos, lo que a su vez permite a los astrónomos medir la velocidad radial de las galaxias desde las que se observan estas líneas espectrales. Tales observaciones llevaron al descubrimiento de que las galaxias parecen estar alejándose unas de otras con velocidades que aumentan con la distancia entre ellas. Esta es una manifestación de la expansión del universo después del Big Bang.

Nuestro modelo actual para la expansión y aceleración del universo depende del supuesto de que ni alfa ni mu, la relación de masa de protón a electrón, han cambiado con el tiempo. Esta suposición es clave para nuestra comprensión actual de la edad del universo. Pero, ¿y si alfa cambia con el tiempo? Entonces tendríamos que revisar nuestro conocimiento de la distancia entre galaxias o la edad del universo.

El telescopio de Arecibo se ha utilizado recientemente para establecer un nuevo límite sobre la constancia de las cosas. Si bien los datos más recientes sugieren que puede haber un pequeño cambio en alfa, todavía es demasiado pronto para estar seguro. Con una incertidumbre en la medición de aproximadamente una parte en un millón, aún no es momento de celebrar, ni dar un suspiro de alivio.

Las observaciones de Arecibo han sido realizadas por Nissim Kanekar y Jayaram Chengalur del Centro Nacional de Radioastrofísica de la India. y Tapasi Ghosh, un astrónomo de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades (USRA) en el Observatorio de Arecibo. Su experimento hace uso de una maravillosa concordancia de circunstancias cósmicas que involucran al quásar PKS 1413 + 135, que se encuentra a unos 3 mil millones de años luz de distancia. Frente a ese quásar, y probablemente rodeando su núcleo radiante, es una nube de moléculas de OH (el OH también se conoce como hidroxilo).

Las propiedades atómicas del hidroxilo son muy conocidas por los estudios teóricos y de laboratorio. La nube OH en el experimento de Arecibo se observa en dos líneas espectrales, uno a 1612 MHz y el otro a 1720 MHz. Lo inusual es que una de las líneas (1612) se ve en absorción y la otra (1720) en emisión. Se dice que estas líneas son conjugadas, es decir, son imágenes especulares el uno del otro, lo que asegura que se originan en la misma nube de gas.

Este es un factor crucial para reducir las incertidumbres sistemáticas en la medición de alfa. De los espectros de Arecibo, podemos medir la diferencia de frecuencia observada entre las dos líneas y compararla con los resultados de laboratorio. Debido a que este cuásar se ve como si fuera 3 mil millones de años en el pasado y nuestro laboratorio está en el presente, podemos determinar cuán verdaderamente constante es el alfa a lo largo del tiempo.

La integración de 150 horas en Arecibo permite comparar las dos líneas espectrales con una precisión muy alta. El resultado implica que alfa no ha cambiado en más de 1.3 partes en un millón, en estos 3 mil millones de años.

Hacer las mediciones aún más precisas requeriría más tiempo de telescopio o la buena suerte de encontrar un quásar más distante con una nube OH similar en su vecindad. Por ejemplo, mejorar la precisión en un factor de 10 requeriría 100 veces más tiempo de observación del que ya se ha dedicado al proyecto. Esa no es una posibilidad realista.

"Tenemos la esperanza de que las búsquedas actuales de más candidatos de cuásar que muestren las líneas OH necesarias tengan éxito, ", señaló el Dr. Tapasi Ghosh. Estos podrían proporcionar restricciones aún más estrictas sobre cualquier posible variación de esta constante atómica".

Hasta entonces, la medida de Arecibo es el nuevo estándar de oro para definir qué tan seguros estamos de que una constante física clave, una constante que establece el tamaño y la escala del universo, es verdaderamente constante.