¿Cómo observas que el Universo se está expandiendo?

 

En 2011, el Premio Nobel de Física fue otorgado a Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess por descubrir que el Universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. Habíamos sabido por un tiempo que el Universo se ha estado expandiendo desde su nacimiento, pero no sabíamos si la expansión se estaba ralentizando, manteniéndose igual o acelerando.

Entonces, ¿cómo se descubre exactamente algo como esto?

Perlmutter, Schmidt y Riess lo hicieron observando un tipo especial de supernovas: Supernovas Tipo Ia. Las supernovas son las muertes explosivas de grandes estrellas, y generalmente ocurren cuando una estrella se queda sin combustible y colapsa bajo su propio peso, generando una onda de choque que expulsa su material al espacio. Sin embargo, esto solo sucede cuando una estrella es lo suficientemente grande: la estrella inicial tiene que tener una masa de umbral crítica, llamada el límite de Chandrasekhar. Nuestro sol, por ejemplo, no se convertirá en supernova porque el límite de Chandrasekhar es de alrededor de 1,4 masas solares. Cuando se queda sin combustible, nuestro sol soplará suavemente sus capas externas y silenciosamente se convertirá en un núcleo denso de carbono y oxígeno, llamado enana blanca.

Pero aquí está el truco: no todas las enanas blancas permanecen enanas blancas.

Algunas enanas blancas existen como la mitad de un sistema binario, donde dos estrellas orbitan entre sí en una danza celestial perpetua. En algunas situaciones, las enanas blancas en realidad pueden “robar” la materia de su estrella compañera, desviándola y desprovistándola para que se vuelva más y más masiva. Finalmente, cuando su masa alcanza el límite de Chandrasekhar, la enana blanca es destrozada en una supernova. 

 

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Esto sucede en los sistemas binarios de todo el Universo, y debido a que estas enanas blancas van todas a la supernova exactamente en la misma masa, esto significa que sabemos exactamente cuán brillantes son las supernovas. Cuando se observan a través de telescopios, algunos se ven más brillantes y algunos se ven más débiles dependiendo de su distancia, pero debido a que conocemos su brillo intrínseco real, podemos averiguar qué tan lejos están realmente. (Podrías hacer esto tú mismo usando una vela estándar más terrenal.) Por esta razón, las supernovas de tipo Ia se llaman “velas estándar”.

En sus observaciones, Perlmutter, Schmidt y Riess se dieron cuenta de que las supernovas lejanas estaban más desplazadas al rojo que las supernovas cercanas. Redshift “Coanda roja” es esencialmente una medida de cuánto se ha expandido el Universo desde que la luz dejó las supernovas, por lo que al comparar la distancia y el desplazamiento al rojo de las supernovas, podrían crear una “historia de expansión” del Universo.

Esto demostró bastante claramente que el universo no solo se está expandiendo, sino que se está acelerando, es decir, todo se está separando más rápidamente de lo que era ayer, o hace un siglo, o mil millones de años. ¿Por qué? La energía oscura.