La
cosmología atrajo a Irene Sendra desde Valencia al País Vasco, y también
le ha dado la oportunidad de colaborar con uno de los premios Nobel de
Física de 2011 en una de las áreas más oscuras del universo. Y es que el
objeto de estudio de Sendra, investigadora en el Departamento Física
Teórica e Historia de la Ciencia de la Facultad de Ciencia y Tecnología
UPV/EHU, son la materia oscura y la energía oscura, conocidas,
precisamente, por lo poco que se sabe de ellas.
“Las
observaciones nos dicen que alrededor del 5 % del universo está
compuesto de materia ordinaria; un 22 % corresponde a la materia oscura,
que sabemos que existe porque interacciona gravitatoriamente con la
materia ordinaria; y otro 73 % es energía oscura, que se sabe que está
ahí porque de otra forma no se explicaría la expansión acelerada del
universo”, expone Irene Sendra; “nosotros intentamos conocer un poco mas
qué es la energía oscura”, añade.
Energía oscura Crédito: NASA/ESA
Si
la energía oscura no existiera, la atracción gravitatoria ejercida por
la materia frenaría la expansión del universo, pero las observaciones
concluyen lo contrario. La energía oscura es eso que hace que el
universo se expanda aceleradamente, y contribuir a entender su
naturaleza es la base de las investigaciones realizadas por Sendra en el
marco de su tesis doctoral, titulada “Cosmology in an accelerated universe: observations and phenomenology” (“Cosmología en un universo acelerado: observaciones y fenomenología”)
La
investigación parte de la hipótesis de que la energía oscura podría ser
dinámica. El modelo más aceptado, conocido como Lambda-CDM, explica la
aceleración del universo por medio de la constante cosmológica, cuya
ecuación de estado tendría un valor de -1, constante a lo largo de toda
la evolución del universo. Sin embargo, existen observaciones no
explicables por dicho modelo. “Buscamos una energía oscura dinámica que
varía con el tiempo; aplicamos varios modelos a los datos
observacionales, jugamos con pequeñas perturbaciones, y vemos si se
ajustan mejor que una constante”, explica Sendra.
Valiéndose
de herramientas matemáticas y estadísticas, contrastan los valores que
la observación propone para los parámetros estudiados, con las que
propone el modelo. “Así, a través de muchas iteraciones, vemos qué
valores tomarían las constantes de nuestro modelo. La ecuación de estado
de la energía oscura vale prácticamente -1 ahora, pero parece haber
evolucionado desde valores distintos en el pasado; sin embargo, persiste
aún un porcentaje de error grande en la determinación de esos valores”.
Según los cálculos de Sendra, estos datos son consistentes con una
energía oscura dinámica, que variaría con el desplazamiento al rojo
observado en el universo. Resultados aún no publicados, obtenidos en
colaboración con el Premio Nobel de Física de 2011 Adam Riess, ahondan
en dicha dirección.
En
esta tesis doctoral, además de estudiar la ecuación de estado de la
energía oscura, se ha propuesto un nuevo modelo que unifica la energía
oscura con la materia oscura. Tal y como explica Sendra, “podrían ser
una misma cosa que se manifiesta de diferente manera según el contexto;
nosotros hemos explicado mediante una única componente el efecto de las
dos, y las observaciones dan mejores resultados en este modelo que en
otros que intentan unificar materia y energía oscura”
Finalmente,
Sendra se ha asomado al universo más antiguo mediante el estudio del
fondo cósmico de microondas. “Es la prueba más lejana que tenemos del
universo”, comenta, “y su estudio nos dice que el número efectivo de
neutrinos es superior a tres. Sin embargo, realmente sabemos, por el
modelo estándar de partículas, que hay tres especies de neutrinos. Por
lo tanto, tenemos un valor un tanto malsonante, y tratamos de explicar
ese exceso en el número de neutrinos”
La propuesta de Sendra va en la
dirección de la teoría de cuerdas. Según sus resultados, ese exceso de
neutrinos se puede interpretar como la contribución de ondas
gravitacionales primordiales, producidas por la interacción de cuerdas
cósmicas en la época en la que se produjo el fondo cósmico de
microondas.
Fuente: Ciencia Kanija - Basque Research
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