El mapa del universo oscuro de Euclid: desvelando los mayores misterios cósmicos

¿Y si el 95 % del universo siguiera siendo en gran parte desconocido para nosotros? Esto no es un experimento mental hipotético, sino la realidad actual de nuestra comprensión cosmológica. La vasta mayoría del cosmos está compuesta por la enigmática materia oscura y energía oscura, componentes que desafían la observación directa y ponen a prueba nuestras teorías más fundamentales.

En este profundo misterio interviene la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA), un revolucionario telescopio espacial lanzado el 1 de julio de 2023 a bordo de un cohete Falcon-9 desde Cabo Cañaveral. Posicionado en el segundo punto de Lagrange (L2), a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, Euclid no es solo otro telescopio; es un “cazador del universo oscuro” dedicado a crear el mapa 3D del cosmos más detallado hasta la fecha. Su misión es clara: observar y cartografiar meticulosamente miles de millones de galaxias durante seis años, retrocediendo 10 000 millones de años en la historia cósmica para decodificar la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, que juntas gobiernan la estructura y expansión del universo.

Arquitectos invisibles de la red cósmica

La materia oscura, cuya hipótesis fue propuesta por primera vez por el físico suizo Fritz Zwicky en 1933, explica la discrepancia entre la atracción gravitatoria observada en los cúmulos de galaxias y la materia visible presente. Es el andamiaje invisible sobre el que se construye la red cósmica, interactuando a través de la gravedad pero permaneciendo invisible porque no interactúa con la luz. A pesar de décadas de investigación, su verdadera naturaleza sigue siendo elusiva. Los científicos se preguntan si está compuesta por partículas “frías”, pesadas y de movimiento lento, o si una fracción podría ser “caliente” (partículas más ligeras y de movimiento más rápido como los neutrinos).

El enfoque de Euclid para este enigma es ingenioso. Al aprovechar el efecto de lente gravitacional —la sutil desviación de la luz de galaxias distantes por objetos masivos en primer plano—, su instrumento visible (VIS) medirá con precisión las formas de las galaxias. Esta distorsión permite a los investigadores inferir la distribución de la materia oscura a través de vastas escalas cósmicas, proporcionando información crucial sobre cómo esta sustancia invisible está organizada y cómo su distribución ha evolucionado durante miles de millones de años. Este extenso mapeo podría ayudarnos a caracterizar finalmente las elusivas partículas que componen este componente dominante del universo.

El enigma acelerador: la energía oscura

Mientras que la materia oscura dicta la estructura, la energía oscura dicta el destino. En 1998, los premios Nobel Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess hicieron el asombroso descubrimiento de que la expansión del universo no se está desacelerando debido a la gravedad, como se asumía anteriormente; en realidad, se está acelerando. Esta fuerza, denominada “energía oscura”, es un profundo misterio. La hipótesis principal sugiere que podría ser una “constante cosmológica”, una propiedad inherente del propio espacio-tiempo, como propuso una vez Albert Einstein. Sin embargo, su naturaleza y comportamiento exactos siguen siendo uno de los mayores desafíos de la cosmología.

Euclid está equipado de forma única para abordar esto. Su espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano (NISP) medirá el corrimiento al rojo de millones de galaxias, proporcionando sus distancias precisas y permitiéndonos trazar cómo la tasa de expansión del universo ha cambiado con el tiempo. Al observar galaxias a una distancia de hasta 10 000 millones de años luz, Euclid rastreará la influencia de la energía oscura a lo largo de la historia cósmica. La misión también investigará si esta aceleración es uniforme en todas las direcciones, una prueba clave del principio cosmológico que sustenta la mayoría de nuestros modelos actuales del universo.

Trazando la evolución de la red cósmica

Los instrumentos científicos y el alcance operativo de Euclid lo distinguen. Su telescopio de 1,2 metros, combinado con los instrumentos VIS y NISP, está diseñado para recopilar alrededor de 30 petabytes de datos durante su misión, un inmenso tesoro de información. El objetivo no es meramente descubrir nuevas galaxias, sino utilizar las observaciones de miles de millones de ellas para investigar la influencia cambiante de la energía oscura y la distribución de la materia oscura. Este esfuerzo tiene como objetivo trazar la evolución de la red cósmica: la vasta red de cúmulos de galaxias, filamentos y vacíos cósmicos que define la estructura a gran escala del universo. Al mirar 10 000 millones de años en el pasado, Euclid proporcionará una secuencia de tiempo sin precedentes de esta evolución.

Esta misión está diseñada para abordar las discrepancias existentes dentro del modelo Lambda-Materia Oscura Fría (ΛCDM), nuestro marco cosmológico estándar. Por ejemplo, las observaciones han sugerido que la materia normal y la materia oscura están distribuidas de manera más homogénea de lo que predice el modelo, y existen desacuerdos en las mediciones de la constante de Hubble, que describe la tasa de expansión del universo. El mapeo completo y de alta precisión de Euclid de las formas y distribuciones de las galaxias proporcionará los datos necesarios para refinar o potencialmente revolucionar el ΛCDM, ofreciendo nuevas perspectivas sobre las leyes fundamentales que gobiernan el cosmos.

En nuestra opinión, la misión Euclid representa más que un impresionante logro tecnológico de la ESA; es un punto de inflexión crítico en la búsqueda de la humanidad por comprender su lugar en el universo. Al crear un mapa de galaxias verdaderamente colosal, Euclid promete transformar nuestra comprensión de los componentes “oscuros” que dan forma a nuestra realidad, acercándonos a la resolución de los misterios más profundos de la cosmología. Es un testimonio del poder de la investigación científica para iluminar lo invisible y, quizás, al hacerlo, reescribir los libros de texto sobre la naturaleza fundamental del cosmos mismo.