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Chapter 1: What percentage of the universe do we understand?
Hoy en día sabemos que yo, vos que me escuchás al otro lado de esta transmisión, nuestros colegas, nuestras familias, las estrellas, los planetas, todo lo que podemos ver, todo lo que es la materia, moléculas, todo esto, solo representa un 5% total de lo que es el universo. O sea, un 95% total del universo no sabemos lo que es.
Sabemos que hay aproximadamente un 25% que es lo que llamamos materia oscura, que es básicamente una materia que no interactúa con la luz pero que permite que galaxias se mantengan en una cierta forma. La analogía es como un pegamento cósmico que permite que las galaxias estén en cierta forma contenidas y el 70% aproximadamente es algo que llamamos la energía oscura.
nuestro mayor ingrediente, es el ingrediente principal. Imagínate hacer una receta y que el ingrediente fundamental... Imagínate hacer galletas y que el tipo de harina que estuvieses utilizando no supieses ni siquiera si es harina.
Desde el punto de vista científico es altamente demoledor que tengas un modelo que seas capaz de predecir de manera tan, tan, tan precisa que realmente necesitas un 70% de ese ingrediente y que no sepas cuál es ese ingrediente.
Y no solo eso, es que como no sabes cuál es el ingrediente, no puedes hacer predicciones, nunca vas a saber cuál va a ser el resultado de esa receta, no sabes cuando metas la galleta al horno cómo va a suceder, pero es que ni siquiera sabes cuál es el origen del universo. Es decir, no sabes si ni siquiera estás haciendo una galleta.
La pregunta de por qué es tan importante entender qué es la energía oscura lleva de la mano la pregunta cuál es el modelo que explica cómo funciona el universo.
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Chapter 2: Why is dark energy considered the main ingredient of the universe?
Entonces, al final, lo que estamos intentando resolver es una de las preguntas más básicas de la naturaleza curiosa del ser humano y es ¿de dónde venimos y hacia dónde vamos?
Queda mucho por estudiar, queda mucho por analizar y queda mucho por comprender.
Bienvenidos a Universo Curioso de la NASA, en donde te invitamos a explorar el cosmos en tu idioma. Soy Noelia González y en este podcast, la NASA es tu guía turística a las estrellas. Los científicos tienen una manera de viajar en el tiempo cósmico hacia atrás y hacia adelante. Y no necesitan una máquina del tiempo ni una bola de cristal, sino muchas, muchas matemáticas.
Las ecuaciones matemáticas alimentan los modelos cosmológicos. Estos modelos, que combinan observaciones astronómicas con las leyes de la física, son las herramientas con las que contamos para describir la estructura, la composición y la evolución del universo.
A través de los años y gracias a nuevos datos, los científicos han ido puliendo modelos cosmológicos que nos han permitido conocer, por ejemplo, el origen del universo. Tan temprano como los primeros instantes del Big Bang.
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Chapter 3: What historical discoveries led to the understanding of the universe's expansion?
Estos modelos también hacen posible reconstruir la historia del universo que conduce hasta nosotros, para ayudarnos a entender cómo llegamos hasta aquí. Y no solo eso, también son una herramienta para poder predecir el comportamiento del cosmos en el futuro.
Las leyes de la gravedad de Newton, la teoría de la relatividad general de Einstein, todas han sido fundamentales para desentrañar el cosmos y darle sentido. Sin embargo, las leyes de la física tal como la conocemos parecen quedarse cortas cuando intentamos explicar el universo a las escalas más enormes que podemos imaginar. Un ejemplo perfecto es la expansión del universo.
La comunidad científica y la humanidad sabía que el universo se estaba expandiendo. Ocurrió el Big Bang 13.800 millones de años atrás y desde ese entonces se han empezado a generar estrellas, galaxias, planetas, etc.,
Él es el doctor Lucas Paganini, científico y ejecutivo de programa del telescopio espacial Nancy Grace Roman, en la sede de la NASA en Washington. Fue en la década de 1920 que el astrónomo Edwin Hubble, quien da el nombre al famoso telescopio de la NASA, confirmó que el universo se estaba expandiendo.
Hubble se apoyó en el trabajo del astrónoma Henrietta Swan Leavitt y los combinó con nuevas observaciones de un tipo especial de estrella llamadas variables efeidas en nuestra galaxia vecina, Andrómeda.
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Chapter 4: How did Edwin Hubble contribute to our knowledge of the cosmos?
Dato curioso, en ese entonces se creía que esta era una nebulosa dentro de la Vía Láctea y que de hecho la nuestra era la única galaxia en el universo. Volviendo al caso, Hubble también combinó sus mediciones de distancia con datos espectroscópicos, o de la composición de la luz de las galaxias, que había recogido el astrónomo Vesto Slipher.
Hubble descubrió que cuanto más lejos estaba una galaxia, más rápido se alejaba de nosotros. Y en 1929 dio a luz a la ley de Hubble, que muestra que no es que las galaxias se muevan a través del espacio, es el espacio mismo el que se está expandiendo. Piensa en un pan con pasas que se está horneando. Las pasas se alejan una de otras no porque se muevan, sino porque la masa se expande.
Lo que nunca se sabía bien es si esta expansión iba a contraerse o si iba a ser constante o incluso si se iba a acelerar.
El trabajo de Hubble preparó el terreno que sacudió la cosmología moderna años más tarde. A finales de 1990, los investigadores Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Ruiz emplearon técnicas similares para medir el brillo a la distancia de supernovas de tipo IA, que son básicamente estrellas en explosión.
Querían confirmar que, de hecho, la expansión del universo se estaba desacelerando. Parecía lo más lógico. La gravedad de toda la materia en el cosmos debía estar frenando la expansión inicial que se desató con el Big Bang. Pero terminaron confirmando lo opuesto. El universo se está expandiendo cada vez más rápido. El hallazgo les valió el Premio Nobel de Física 2011.
Aunque nadie sabe bien por qué, la idea es que debe haber algo invisible que está empujando al espacio para que se expanda más rápido.
Lo interesante es que las ecuaciones actuales, los modelos actuales que tenemos, no están logrando de alguna forma explicar lo que está ocurriendo. Y esto te hace un poco replantear todo. O sea, las técnicas que estamos usando, la física convencional o la física cuántica que se está utilizando, ¿son las herramientas adecuadas para explicar esta aceleración de la expansión del universo?
¿O necesitamos desarrollar nuevas teorías que nos van a ayudar a comprender lo que está ocurriendo?
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Chapter 5: What is the significance of the Nancy Grace Roman telescope?
Hoy en día, la comunidad científica está de acuerdo en que lo que está detrás de la expansión acelerada del universo es la energía oscura. Como decíamos al inicio, es el principal ingrediente de nuestro cosmos, y un misterio colosal.
cosmólogos de toda la comunidad empezaron a pensar qué tipo de observaciones se podrían utilizar para volver a medir esa expansión acelerada del universo y quizás darnos un tipo de información sobre qué era lo que lo estaba produciendo.
Ella es la doctora Guadalupe Cañas Herrera, cosmóloga e investigadora que ha contribuido a la misión Euclid de la ESA o Agencia Espacial Europea en diferentes cargos.
Y en ese caso se pensó, bueno, si el universo se está expandiendo, si medimos las distancias a las galaxias, y medimos muchas galaxias, nos podría dar cierta información de cómo se han ido modificando esas distancias en función del tiempo.
También, como sabemos que al final la expansión del universo va a determinar cómo la materia se ha estado distribuyendo en el universo, dado que va a tener un efecto en la gravedad, si pudiésemos mapear dónde está la materia en nuestro universo, también nos podría dar cierta indicación sobre qué es ese origen de esa expansión acelerada del universo a la que se le cree que es responsable la energía oscura.
Durante décadas, los científicos han desarrollado teorías sobre nuestro universo en expansión. Ahora, por primera vez, tenemos herramientas lo suficientemente poderosas como para poner a prueba estas ideas y abordar la gran pregunta. ¿Qué es realmente la energía oscura? ¿Y cómo se comporta esta energía oscura a lo largo del tiempo?
Tenemos que generar las nuevas herramientas, los nuevos observatorios que nos van a permitir entender mejor estos interrogantes sobre qué está provocando la aceleración de la expansión del universo, que hoy en día lo llamamos la energía oscura.
Entre estas herramientas revolucionarias se encuentra nuestro telescopio espacial Nancy Grace Roman, diseñado específicamente para ayudar a revelar los secretos del universo invisible. Lucas es el ejecutivo de programas de esta misión.
El telescopio espacial Roman busca responder una de las preguntas más interesantes de la cosmología y de la astrofísica, que es entender qué es la energía oscura, pero también tendrá objetivos para entender mejor exoplanetas e incluso otros temas de la astrofísica.
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Chapter 6: How will the Euclid mission enhance our understanding of dark energy?
Guadalupe trabajó durante varios años con Euclid en la ESA. Más recientemente, ha colaborado con la misión como investigadora senior en el Real Observatorio de Edimburgo, en Escocia, y desde la Universidad de Leiden, en los Países Bajos. Desde allí, contribuirá al análisis de la primera gran publicación de datos cosmológicos de Euclid, prevista para finales de 2026.
La comunidad científica sigue en una ardua búsqueda por armar el rompecabezas del cosmos y reconstruir su historia completa.
No solo queremos entender cuál será el futuro de nuestro universo, sino también tener un panorama más claro de cómo llegamos hasta aquí, qué factores contribuyeron a que tengamos un planeta como la Tierra, orbitando una estrella como el Sol, dentro de una galaxia como la Vía Láctea.
Sin ese trabajo conjunto es muy difícil lograr cosas y en el descubrimiento de nueva información y la respuesta de interrogantes científicos ocurre lo mismo. Es el trabajo de mujeres y hombres, de jóvenes y futuramente de niños que son el futuro que nos ayudarán a descubrir estos interrogantes.
Entonces, ¿qué es exactamente la energía oscura? En primer lugar, no es que sea oscura literalmente. Más bien lo que está en la oscuridad es nuestro propio conocimiento de ella.
Los científicos siempre utilizan teorías para explicar lo que no entendemos o para explicar las observaciones nuevas que tenemos y que no pueden ser explicadas con el modelo anterior. Y en nuestro caso lo que tenemos constancia es que nuestro universo se expande y es evidente
Dentro del modelo de cosmología actual existen varias teorías que intentan explicar qué es la energía oscura. Guadalupe nos habla de dos de ellas. Opción número uno.
Tiene que haber algo ahí que de cierta manera da energía o impulsa esa expansión acelerada del universo. Dentro de los componentes de los que tenemos constancia dentro de nuestro universo, fundamentalmente materia, no conocemos ningún tipo de materia que tenga el efecto contrario.
Nosotros sabemos que la materia, por la gravedad, tiende a agrupar y a formar galaxias, cúmulos de galaxias, filamentos, etc. Entonces tiene que haber algo...
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Chapter 7: What are the challenges in studying dark energy?
Tiene un alto de un edificio de 10 pisos más o menos, un ancho similar. Así que acá a veces dicen que puede entrar un avión Boeing 747 para que se den una idea del tamaño y la magnitud de este lugar.
Aquí, decenas de ingenieros y técnicos trabajan en el ensamblaje y testeo de los diferentes componentes de ROMAN, preparándolo meticulosamente antes de enviarlo al Centro Espacial Kennedy para su lanzamiento. Cada persona en esta sala está equipada con el característico traje blanco que las cubre de pies a cabeza, la vestimenta estéril necesaria para este tipo de ambiente.
En inglés, a este traje se le llama bunny suit, que significa literalmente traje de conejo. Es que eso parecen a la distancia quienes los visten, pequeños conejos blancos. Nosotros también.
Y esto básicamente protege todo este ambiente de que yo no venga y contamine con partículas como pueden ser mi cabello, partículas como células de la piel.
De cierta manera, la brillante luz blanca, el constante zumbido de maquinaria y la manera en que decenas de personas vestidas con trajes estériles trabajan con gran concentración y coordinación recuerda una sala quirúrgica de proporciones descomunales.
No puede haber ni siquiera células de piel.
Cuando lancemos a Roman al espacio, el telescopio va a recorrer un millón y medio de kilómetros antes de acomodarse en su destino final, el punto de Lagrange 2, a unas cuatro veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Pero durante esta visita, nuestro telescopio estaba a solo unos pocos metros de nosotros.
Y me encuentro parado en frente de lo que puede llegar a ser la próxima revolución científica. Como ingeniero es realmente increíble esta maravilla técnica que nos va a permitir avanzar distintos aspectos de la ciencia. Así que para mí... Contribuir es un pequeño granito de arena a esta misión. Para mí es realmente muy emocionante y sin duda es increíble.
En nuestro recorrido por la sala limpia, vimos de primera mano el espejo de Roman, de casi dos metros y medio de diámetro, que recibirá la luz de millones de galaxias. También pudimos distinguir, ya montados en el portador de instrumentos, a la carga útil de la misión, el instrumento de campo amplio y el coronógrafo.
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Chapter 8: How do collaborative missions help unravel cosmic mysteries?
Es más largo que un adulto de pie y está completamente recubierto de un material gris similar a una cinta adhesiva.
La necesidad del estudio de la energía oscura fue lo que llevó a la construcción de un instrumento como el instrumento de campo amplio, porque necesitábamos obtener imágenes de cierta resolución en determinada luz, en este caso en el infrarrojo, de una manera más eficiente que lo estábamos haciendo anteriormente.
Pero como no es posible apuntar y sacar una imagen de la energía oscura, lo hará de forma indirecta. ¿Cómo? A través de imágenes de muchas galaxias. Mil millones, para ser exactos.
El instrumento de campo amplio va a proveer imágenes de resoluciones parecidas a la de Hubble pero en mayores cantidades de visión y eso nos va a permitir obtener imágenes e información de muchas galaxias a la vez y esto nos va a permitir tratar de entender un poco de forma indirecta la interacción de las galaxias entre sí y esto básicamente tratar de entender en el tiempo cómo el espacio y tiempo ha cambiado en la edad cósmica del universo.
Durante este sondeo del cielo, la misión estudiará las galaxias desde el presente hasta cuando el universo tenía solo 500 millones de años, alrededor del 4% de su edad actual.
Y esos datos van a permitir entender un poco qué ha pasado desde el Big Bang y tal vez, esperemos, a través de todos estos datos, tratar de mejorar lo que hoy sabemos y cómo explicamos lo que es la aceleración de la expansión del universo.
En definitiva, lo que estamos captando es luz, la luz emitida por esas galaxias. Tal vez recuerdes que la luz viaja en ondas de diferentes longitudes. Cuando una galaxia se aleja de nosotros debido a la expansión del universo, su luz se estira durante el viaje. Cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, mayor es la distancia que su luz debe viajar para alcanzarnos.
Y, como el universo se está expandiendo de manera acelerada, las distancias entre las galaxias son cada vez más grandes. Eso hace que la luz que emiten se estire como un resorte, alargándose y desplazándose hacia el extremo rojo del espectro electromagnético. Y para medir sus distancias, los investigadores miran el corrimiento o desplazamiento hacia el rojo de la luz, el redshift en inglés.
Entonces, en función de cuán alargada está esa longitud de onda de esos fotones, podemos hacer una estimación de cuán lejos está.
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