La más rigurosa evaluación de la gravedad da la razón a Einstein

Datos del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) han aportado una de las pruebas más rigurosas hasta ahora sobre la relatividad general y cómo se comporta la gravedad a escalas cósmicas.

Instalado en el telescopio Nicholas U. Mayall en el Observatorio de Kitt Peak, DESI es una colaboración internacional de más de 900 investigadores de más de 70 instituciones de todo el mundo y está gestionada por el Berkeley Lab.

En su nuevo estudio, los investigadores de DESI descubrieron que la gravedad se comporta como predice la teoría de la relatividad general de Einstein. El resultado valida nuestro modelo principal del universo y limita las posibles teorías de gravedad modificada, que se han propuesto como formas alternativas de explicar observaciones inesperadas, incluida la expansión acelerada de nuestro universo que generalmente se atribuye a la energía oscura.

"La relatividad general ha sido muy bien probada a escala de sistemas solares, pero también necesitábamos probar que nuestra suposición funciona a escalas mucho mayores", dijo en un comunicado Pauline Zarrouk, cosmóloga del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia que trabaja en el Laboratorio de Física Nuclear y de Altas Energías (LPNHE), quien codirigió el nuevo análisis. "Estudiar la velocidad a la que se formaron las galaxias nos permite probar directamente nuestras teorías y, hasta ahora, estamos alineándonos con lo que predice la relatividad general a escalas cosmológicas".

El estudio también proporcionó nuevos límites superiores para la masa de los neutrinos, las únicas partículas fundamentales cuyas masas aún no se han medido con precisión. Experimentos anteriores con neutrinos descubrieron que la suma de las masas de los tres tipos de neutrinos debería ser al menos 0,059 eV/c2. (A modo de comparación, un electrón tiene una masa de unos 511.000 eV/c2). Los resultados de DESI indican que la suma debería ser inferior a 0,071 eV/c2, lo que deja una ventana estrecha para las masas de los neutrinos.

La colaboración DESI compartió sus resultados en varios artículos publicados en el repositorio en línea arXiv. El análisis complejo utilizó casi 6 millones de galaxias y cuásares y permite a los investigadores ver hasta 11.000 millones de años en el pasado. Con solo un año de datos, DESI ha realizado la medición general más precisa del crecimiento de la estructura, superando los esfuerzos anteriores que tardaron décadas en realizarse.

Los nuevos resultados proporcionan un análisis extendido del primer año de datos de DESI, que en abril realizó el mapa 3D más grande de nuestro universo hasta la fecha y reveló indicios de que la energía oscura podría estar evolucionando con el tiempo.

Los resultados de abril analizaron una característica particular de cómo se agrupan las galaxias, conocida como oscilaciones acústicas bariónicas (BAO). El nuevo análisis, llamado "análisis de forma completa", amplía el alcance para extraer más información de los datos, midiendo cómo se distribuyen las galaxias y la materia en diferentes escalas en todo el espacio. El estudio requirió meses de trabajo adicional y verificaciones cruzadas. Al igual que el estudio anterior, utilizó una técnica para ocultar el resultado a los científicos hasta el final, mitigando cualquier sesgo inconsciente.

"Tanto nuestros resultados BAO como el análisis de forma completa son espectaculares", dijo Dragan Huterer, profesor de la Universidad de Michigan y codirector del grupo de DESI que interpreta los datos cosmológicos. "Esta es la primera vez que DESI ha analizado el crecimiento de la estructura cósmica. Estamos demostrando una tremenda nueva capacidad para investigar la gravedad modificada y mejorar las restricciones en los modelos de energía oscura. Y es solo la punta del iceberg".