El mapa 3D més gran de l’univers posa a prova les teories d’Einstein

L’energia fosca, un misteriós component que representa el 70% de l’univers, és un dels grans enigmes de la física actual. Per a investigar-la, la col·laboració internacional DESI –sigla en anglès de l’Instrument Espectroscòpic de l’Energia Fosca– elabora el mapa tridimensional més gran de l’univers. Ara una anàlisi molt elaborada de les dades del primer any d’observacions ha proporcionat una de les proves més exigents fins avui de la teoria de la relativitat general. L’equip d’investigadors, amb nou-cents científics de tot el món i una participació catalana destacada, observa que la gravetat a grans escales, molt superiors a les del sistema solar, es comporta segons les prediccions de la teoria de la relativitat general d’Einstein.

En un estudi compost d’uns quants articles, l’equip de recerca de DESI ha observat que la distribució espacial de les galàxies és compatible amb el model estàndard de la gravetat i les prediccions de la relativitat d’Einstein. Aquests resultats acoten possibles teories de la gravetat modificada, que s’havien proposat com a explicacions alternatives d’observacions inesperades com l’expansió accelerada de l’univers.

Aquesta descoberta, que l’univers s’expandeix de manera accelerada, va valdre a Saul Perlmutter, Brian Schmidt i Adam Riess el premi Nobel de física del 2011 i exposa una de les grans incògnites: per què l’univers s’expandeix com més va més ràpidament si la gravetat és atractiva? La resposta es podria trobar en l’energia fosca o bé en una modificació de la teoria de la gravetat. “Per ara, els resultats encaixen perfectament amb les prediccions de la teoria de la relativitat general d’Einstein”, destaca l’investigador Héctor Gil-Marín, de la Facultat de Física i de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), integrant de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i que ha coliderat l’anàlisi de les dades del primer any d’observacions.

És una anàlisi molt complexa que ha requerit mesos de feina i comprovacions addicionals, basada en 4,7 milions de galàxies i quàsars situats a distàncies entre 1.000 i 11.000 milions d’anys llum de la Terra. Els investigadors han utilitzat una tècnica d’anàlisi cega, que amaga els resultats fins al final per eliminar qualsevol biaix. El nou estudi també proporciona un nou límit superior a la massa dels neutrins, les úniques partícules elementals les masses de les quals no han estat encara mesurades.

Amb només un any de dades, DESI ha aconseguit la mesura més precisa de l’expansió de l’univers i ha superat tots els resultats previs que havien costat dècades d’esforç. A l’abril, els investigadors del projecte van presentar el mapa 3D més gran de l’univers i van trobar alguns indicis que l’energia fosca podria estar canviant amb el temps.

Aquesta col·laboració internacional, gestionada pel Laboratori Nacional Lawrence Berkeley del Departament d’Energia dels Estats Units, està formada per prop d’un miler de científics de més de setanta institucions d’arreu del món. Entre ells, hi ha uns quants investigadors de l’ICCUB, l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE).

L’experiment es troba en el quart dels cinc anys previstos de presa de dades i l’objectiu és haver cartografiat uns quaranta milions de galàxies i quàsars quan el projecte acabi.

DESI és un instrument instal·lat al telescopi Nicholas U. Mayall dels Estats Units i és capaç de capturar la llum de 5.000 galàxies simultàniament i determinar-ne els espectres. El telescopi és al cim de l’Observatori Nacional de Kitt Peak, Arizona, un enclavament molt especial perquè és en plena reserva índia de la Nació Tohono O’odham.