Confirmación de la Dilatación del Tiempo Cosmológico en Supernovas Ia

Analizando 1.504 supernovas en el universo distante, los astrónomos han mostrado la evidencia más clara hasta ahora de la dilatación del tiempo cosmológico como predijo Einstein.

Visualización artística de una inminente supernova de tipo 1a, una explosión cósmica cataclísmica que puede ocurrir cuando una estrella enana blanca (izquierda) detona después de desviar una cantidad fija de material de una estrella compañera (derecha). Laboratorio de Imágenes Conceptuales del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

En el artículo, publicado a principios de este mes en el servidor de preimpresión arXiv.org, Ryan White, de la Universidad de Queensland en Australia, y sus colegas utilizaron datos de la Encuesta de Energía Oscura (DES) para investigar la dilatación del tiempo. 

Utilizando este vasto conjunto de datos de supernovas, DES busca afinar nuestra comprensión de la expansión acelerada del universo, que parece estar impulsada por la misteriosa energía oscura. En enero, los investigadores utilizaron este conjunto de datos para insinuar que esta aceleración puede estar cambiando con el tiempo.

Como beneficio adicional, los datos de las supernovas DES ofrecieron a los científicos una nueva oportunidad para estudiar la dilatación cosmológica del tiempo, es decir, la dilatación del tiempo causada por la expansión del universo. Uno de los resultados de esta expansión es que los objetos más distantes se alejan de nosotros mucho más rápido que los más cercanos, lo que significa que cuanto más lejos se adentraba DES en el universo, más fuerte debería haber sido el efecto de la dilatación del tiempo sobre las supernovas que observó allí.

La relación en sí es maravillosamente simple: la cantidad de alargamiento del destello y desvanecimiento característico de una supernova es un factor de 1 + z, donde z es el corrimiento al rojo de la supernova, una medida de cuánta expansión cósmica ha estirado la luz emitida por la supernova a medida que viajaba a la Tierra. Los desplazamientos al rojo más altos corresponden a distancias cósmicas mayores.

Para los objetos en el universo cercano, donde los corrimientos al rojo son cercanos a cero, el efecto de la dilatación del tiempo cosmológico es muy pequeño. Pero el universo es enorme: el telescopio espacial James Webb (JWST), por ejemplo, detectó recientemente una galaxia distante con un corrimiento al rojo récord de 14,32, sólo 290 millones de años después del Big Bang. Por lo general, desde su primer estallido hasta su resplandor final, una supernova puede durar unos tres meses, pero cuando entra en juego la dilatación del tiempo, una supernova con un corrimiento al rojo de 1 parecerá duplicar su longitud.

Sin embargo, la dilatación del tiempo plantea algunos dilemas interesantes, particularmente con los estudios del universo lejano. Recientemente, el JWST reveló supernovas que se remontan al cosmos distante, incluida una supernova de tipo 1a con un corrimiento al rojo de 2,9, o unos 2.000 millones de años después del Big Bang, la más distante vista hasta ahora. Debido a la dilatación del tiempo, "a un corrimiento al rojo de 2, se multiplica por 3", dice Ori Fox, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. Esto significa que los eventos con un corrimiento al rojo de 2 durarían "tal vez de nueve meses a un año" vistos desde la Tierra, dice. Pero a desplazamientos al rojo mucho más altos, "estamos hablando de escalas de tiempo de años", dice Fox, lo que hace que las supernovas en el universo aún más temprano sean difíciles de detectar, ya que los astrónomos las buscan cuando comparan imágenes de antes y después de galaxias potencialmente anfitrionas de supernovas. "Si estás en un corrimiento al rojo de 10, ahora estás hablando de un mínimo de cuatro años" para ver cómo se enciende y apaga una supernova, dice.

Artículo en Scientific American

Artículo original en Arxiv