L’Univers podria no ser com predeia Einstein

GinebraL’Univers s’expandeix i cada cop ho fa més de pressa, tot i que els astrònoms no saben ben bé per què. Per donar-hi resposta, un equip de cosmòlegs de la Universitat Tolosa III - Paul Sabatier i de la Universitat de Ginebra ha posat a prova el model actual de l’Univers predit per les teories del mateix Einstein. Els resultats, publicats recentment a la revista Nature Comunications, indiquen que la teoria de la relativitat general, que el físic alemany va elaborar fa més de cent anys, podria ser insuficient per descriure amb precisió l’evolució de l’Univers. "Tenim prou indicis per pensar que la teoria d’Einstein no és la definitiva", declara Isaac Tutusaus, cosmòleg català de la Universitat de Tolosa III - Paul Sabatier i coautor de l’estudi.

"Aquestes observacions són extremadament importants perquè posen en qüestió els fonaments de la cosmologia i ens ajuden a comprendre de què està fet el nostre Univers", comenta Camille Bonvin, coautora de l’estudi, des del seu despatx a la Universitat de Ginebra, on ocupa una plaça de professora associada al departament de física teòrica.

Un catàleg de 100 milions de galàxies

Una de les hipòtesis més esteses que expliquen aquesta expansió accelerada implica l’existència d’un nou tipus d’energia que fa que l’Univers s’estiri, l’anomenada energia fosca. Tot i que se'n pot estimar l'abundància, l’origen i natura d’aquesta energia és encara desconegut.

Per mesurar la quantitat d’energia fosca continguda al nostre Univers es va iniciar el projecte Dark Energy Survey. Aquest projecte disposa d’una càmera instal·lada al telescopi Victor M. Blanco de l’Observatori Interamericà del Cerro Tololo, a prop de la ciutat xilena de La Serena. Un dels objectius principals del projecte és realitzar un mapa tridimensional de la població de galàxies d’una part de l'Univers. "La gravetat fa que les galàxies s’agrupin i formin estructures. Estudiar aquestes estructures ens dona informació sobre la matèria i l’energia fosca, que componen el 95% de l’Univers", comenta Tutusaus.

L’equip d’investigadors ha utilitzat una part de les dades recollides pel Dark Energy Survey. En concret, ha analitzat com l’Univers a gran escala modifica la trajectòria de la llum, un efecte conegut com a efecte de lent gravitacional, ja que actua com a gran lupa còsmica. La desviació que pateix la llum és un indicador precís de la quantitat de matèria, composta per galàxies, cúmuls de galàxies i altres estructures massives, que es troba entre la font emissora i nosaltres. "A causa de la distorsió, observem que les galàxies no es troben a la seva posició real i es veuen deformades respecte de com són en la realitat", comenta Bonvin.

En l’estudi es recullen dades procedents de 100 milions de galàxies. Aquestes provenen de diferents moments al llarg de la història de l’Univers, i permeten avaluar com ha evolucionat la deformació de l’espai-temps en diferents èpoques. "El que hem vist és que en les mesures de l’Univers més recent l’efecte de la deformació és més feble del que prediu la teoria d’Einstein", declara Tutusaus. Aquesta discrepància coincideix, precisament, amb l’època en què l’expansió de l’Univers va començar a accelerar.

Una història en expansió

Va ser gràcies a la desviació de la llum provocada per la influència del Sol que, el 1919, Arthur Eddington va demostrar la validesa de la teoria de la relativitat general que Einstein havia publicat quatre anys abans. Les equacions d’aquesta teoria descriuen com l’espai i el temps es deformen sota la influència de cossos molt massius com planetes, estrelles i galàxies. Partint d’aquestes equacions, el cosmòleg i sacerdot Georges Lemaître va predir que l’Univers s’havia d’estar expandint i que va tenir un inici en un moment concret. Lemaître va sembrar la llavor del que avui coneixem com a Big Bang. La hipòtesi de Lemaître, per contra, no agradava gens al mateix Einstein, que considerava que la conclusió a la qual havia arribat el clergue mancava de sentit físic. Tant és així que Einstein va modificar les seves equacions per tal que aquestes descrivissin un Univers estàtic. No obstant això, el 1929, les observacions realitzades per l’astrònom nord-americà Edwin Hubble van determinar que, efectivament, l’Univers es troba en expansió. Einstein va haver de reconèixer que havia comès l’error més gran de la seva carrera.

El model actual de l’Univers, conegut com a ΛCDM (lambda-CDM), descriu una gran quantitat de fenòmens. Tanmateix, els cosmòlegs han trobat algunes limitacions que els porten a qüestionar-se si, com sembla indicar el recent estudi, Einstein podria estar "equivocat" de nou.

Einstein no tindrà l'última paraula

Tot i ser prou rellevant, la discrepància observada encara no és definitiva, ja que podria ser deguda simplement a fluctuacions estadístiques. Per aquesta raó, els científics són prudents abans de concloure que el model de l’Univers necessita una revisió profunda. "Una teoria mai és certa per l’eternitat; només és certa durant el temps que és capaç d’explicar les observacions", declara Bonvin, que afegeix: "Per refutar Einstein necessitem reduir les incerteses de les nostres mesures encara més".

Per aquesta raó, la següent fase de les observacions inclou utilitzar dades que provindran de 1.500 milions de galàxies que s’enregistraran amb el telescopi espacial Euclid, que es troba a uns 1,5 milions de quilòmetres la Terra i que té la missió de cartografiar l’espai amb una precisió molt alta, incloent-hi la quantitat de matèria i energia fosca. Les noves dades aportaran informació fonamental sobre el contingut del nostre Univers i sobre la validesa dels models que el descriuen.

Tutusaus valora molt positivament el fet que les dades recollides per aquestes col·laboracions siguin obertes i tots els investigadors se’n puguin beneficiar. "Compartir el coneixement és essencial per avançar en la comprensió de l’Univers", conclou.