Desde principios de los años 20metro A lo largo de los siglos, los científicos han recopilado pruebas concluyentes de que el universo se está expandiendo y que esta expansión se está acelerando. La fuerza responsable de esta aceleración se llama poder oscuroUna misteriosa propiedad del espacio-tiempo que separa las galaxias. Durante décadas, el modelo cosmológico convencional, conocido como materia oscura fría lambda (ΛCDM), supuso que la energía oscura se mantuvo constante a lo largo de la historia cósmica. Esta suposición simple pero poderosa es la base de la cosmología moderna. Aún así, esto deja una pregunta clave sin resolver: ¿Qué pasaría si la energía oscura cambia con el tiempo en lugar de permanecer constante?
Observaciones recientes han comenzado a cuestionar esta visión de largo plazo. Los datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), un proyecto avanzado que mapea la distribución de galaxias en todo el Universo, sugieren una posibilidad. Energía oscura en movimiento (DDE). Tal hallazgo marcaría una desviación significativa del modelo ΛCDM estándar. Si bien esto apunta a una historia cosmológica más compleja y en evolución, también expone una brecha importante en la comprensión: aún no está claro cómo una energía oscura dependiente del tiempo podría moldear la formación y el crecimiento de las estructuras cósmicas.
Simulación de un universo en evolución
Para explorar este misterio, un equipo dirigido por Tomoaki Ishiyama, profesor asociado del Consejo de Mejora de la Transformación Digital de la Universidad de Chiba en Japón, realizó una de las simulaciones cosmológicas más extensas jamás realizadas. Los colaboradores incluyen a Francisco Prada del Instituto de Astrofísica de Andalucía en España y Anatoly A. de la Universidad Estatal de Nuevo México en Estados Unidos. Se incluyó a Klypin. Su investigación, publicada examen físico d (Volumen 112, Número 4), investigó cómo una energía oscura que varía en el tiempo podría afectar la evolución cósmica y ayudar a explicar futuras observaciones astronómicas.
Utilizando la supercomputadora insignia de Japón, Fugaku, los investigadores ejecutaron tres grandes simulaciones de N cuerpos de alta resolución, cada una con ocho veces el volumen computacional del trabajo anterior. Una simulación siguió el modelo ΛCDM estándar de Planck-2018, mientras que las otras dos incluyeron energía oscura dinámica. Al comparar el modelo DDE con ciertos parámetros con el modelo estándar, pudieron aislar los efectos del componente variable de energía oscura. Una tercera simulación utilizó parámetros extraídos del primer año de datos de DESI, revelando cómo podría comportarse un modelo cosmológico “actualizado” si la energía oscura realmente variara con el tiempo.
Cómo un pequeño cambio puede remodelar el universo
Los resultados muestran que el efecto de la variación de la energía oscura por sí solo fue relativamente sutil. Sin embargo, una vez que los investigadores ajustaron los parámetros cosmológicos para que coincidieran con los datos DESI (específicamente aumentando la densidad de la materia en aproximadamente un 10%), las diferencias se volvieron sorprendentes. La mayor densidad de materia refuerza la atracción gravitacional, que acelera la formación de cúmulos masivos de galaxias. En este escenario, el modelo DDE basado en DESI predijo un 70% más de cúmulos masivos en el universo temprano que el modelo estándar. Estos cúmulos forman la estructura cósmica sobre la que se ensamblan las galaxias y los grupos de galaxias.
El equipo también probó Oscilaciones acústicas bariónicas (BAO) — Patrones dejados por ondas sonoras en el universo primitivo que actúan como “gobernantes cósmicos” para medir distancias. En la simulación DDE derivada de DESI, el pico BAO se desplaza hacia escalas más pequeñas en un 3,71%, lo que coincide estrechamente con las observaciones reales de DESI. Este fuerte acuerdo confirmó que el modelo no sólo refleja predicciones teóricas sino que también se alinea con datos del mundo real.
Mapeo de cúmulos de galaxias y estructura cósmica
Además, los investigadores analizaron cómo se agrupan las galaxias en el cosmos. El modelo DDE basado en DESI produjo una agrupación significativamente más fuerte que la versión estándar ΛCDM, especialmente a escalas más pequeñas. El aumento de la agrupación es el resultado directo de una mayor densidad del material, lo que amplifica la unión gravitacional. Esta estrecha coincidencia entre simulaciones y observaciones respalda aún más la validez del modelo dinámico de energía oscura.
En general, los hallazgos del equipo aclaran cómo tanto la energía oscura como la densidad de la materia dan forma a la estructura a gran escala del universo. “Nuestras simulaciones a gran escala muestran que las variaciones en los parámetros cosmológicos, particularmente la densidad de la materia en el universo, tienen un mayor efecto en la formación de estructuras que el componente DDE por sí solo”, dijo el Dr. Ishiyama.
Preparándose para la próxima generación de estudios cósmicos
Con nuevas campañas de observación en el horizonte, estas simulaciones desempeñarán un papel importante en la interpretación de los próximos resultados. “En un futuro próximo, se espera que los estudios de galaxias a gran escala realizados por el espectrógrafo Subaru Prime Focus y DESI mejoren significativamente las mediciones de los parámetros cosmológicos. Este estudio proporciona una base teórica para interpretar los datos que se publicarán próximamente”, concluyó el Dr. Ishiyama.
