Yun Wang, cosmóloga, poeta e invitada de la escuela científica internacional Cosmology School in the Canary Islands, organizada por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y que se está celebrando durante esta semana en Fuerteventura, es actualmente investigadora en el Centro de Procesamiento Infrarrojo y Análisis (IPAC) del Instituto de Tecnología de California y profesora en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Oklahoma. En estos centros explora la naturaleza de la energía oscura. En 2012, Yun Wang fue elegida miembro de la Sociedad Americana de Física “por su liderazgo en la investigación sobre la energía oscura, especialmente en el desarrollo de un marco robusto y consistente en el análisis y la interpretación de datos cosmológicos”.
“La energía oscura determinará el destino final del Universo. Dependiendo de su verdadera naturaleza, el Universo podría tener futuros radicalmente diferentes”
“Tal vez, la energía oscura no sea ni siquiera una forma de energía, sino una muestra de la necesidad de modificar nuestra teoría de la gravedad y de la relatividad”
“Creo que ser poeta me hace ser mejor cosmóloga, ya que me aventuro a soñar a lo grande y ser atrevida y perseverante a la hora de conseguir mis objetivos científicos”
1. ¿Cuál es la diferencia entre la energía oscura y la materia oscura y cómo los científicos tratan de entender su naturaleza?
La energía oscura y la materia oscura son dos misterios diferentes en el Universo que pueden, o no, estar relacionados. La energía oscura es el término que utilizamos para referirnos a la causa desconocida de la aceleración observada en la expansión del Universo. Sea lo que sea la energía oscura, ésta no gravita como la materia. Por el contrario, la materia oscura sí gravita, además de ser invisible, de ahí el nombre. Se ha descubierto su existencia a través de su influencia gravitacional en galaxias y en sus agrupaciones. La distribución de materia luminosa en el Universo, como estrellas y gas caliente, solo puede ser explicada por la presencia de materia oscura.
Los científicos tratan de entender la naturaleza de la energía oscura a partir de diferentes frentes. Ésta podría ser una constante cosmológica, una energía pequeña y constante que impregna el Universo, quizás una consecuencia de la gravedad cuántica. Si la densidad de la energía oscura varía con el tiempo, podría ser una desconocida forma energética del Universo, tal vez de la nueva física de partículas o de la teoría de cuerdas. Podemos estudiar la variación en el tiempo de la energía oscura a través de la medición de la historia de expansión del Universo. Aunque tal vez, la energía oscura no sea ni siquiera una forma de energía, sino una muestra de la necesidad de modificar nuestra teoría de la gravedad, la relatividad general de Einstein (gravedad modificada). Podemos comprobar esta posibilidad midiendo la historia de crecimiento de la estructura a gran escala del Universo en una amplia gama de escalas, ya que la gravedad modificada y la relatividad general hacen predicciones diferentes sobre esta historia, dada la misma historia de expansión del Universo.
2. ¿Por qué cree que resolver el misterio de su naturaleza es el problema cosmológico actual más importante?
La energía oscura parece estar vinculada con la desconocida causa detrás de la aceleración observada en la expansión del Universo. Creo que resolver el misterio de su naturaleza es el problema cosmológico actual más importante, ya que se trata de un problema fundamental y su solución requiere avances revolucionarios en nuestra comprensión del Universo.
3. ¿Qué tipo de enfoque y experimentos considera que son necesarios para resolver las incógnitas de la energía oscura? ¿Cree que las próximas misiones Euclid y WFIRST revelarán algo al respecto?
Las preguntas más fundamentales sobre la energía oscura son dos: ¿varía la densidad de la energía oscura con el tiempo? y ¿se modifica la gravedad? Necesitamos diseñar experimentos que respondan a ambas cuestiones, algo que puede ser realizado estudiando la historia de la expansión del Universo y la historia de crecimiento de su estructura a gran escala. Tanto Euclid como WFIRST usarán la distribución 3D de galaxias sobre un gran volumen para medir la historia de expansión cósmica y la de crecimiento de la estructura a gran escala, así como las leves distorsiones en las formas observadas de las galaxias debidas a la distribución de materia en el Universo, para medir la combinación de esas dos funciones. Euclid (con un telescopio de 1,2 m de apertura) será lanzado en 2020, mientras que WFIRST (con un telescopio de 2,4 m de apertura) probablemente será lanzado en 2025. Hemos diseñado los experimentos de energía oscura de Euclid y WFIRST para que se complementen entre sí. Euclid estudiará 15.000 grados cuadrados de cielo extragaláctico con no mucha profundidad, optimizada para obtener las restricciones más estrictas sobre la energía oscura, mientras que WFIRST mapeará 2.200 grados cuadrados a una profundidad significativamente mayor, para permitir un control más preciso de los efectos sistemáticos de las mediciones de energía oscura. Puesto que WFIRST será lanzado cinco años más tarde que Euclid, optimizaremos los experimentos de energía oscura de WFIRST basándonos en lo que Euclid encuentre. Creo que en la próxima década tenemos una excelente oportunidad de iluminar la naturaleza de la energía oscura.
4. ¿Qué papel juega la energía oscura en la expansión y futuro del Universo?
La energía oscura determinará el destino final del Universo. Dependiendo de su verdadera naturaleza, el Universo podría tener futuros radicalmente diferentes. Éste podría continuar expandiéndose indefinidamente, o podría dejar de expandirse, hasta finalmente contraerse. El Universo también podría “desgarrarse” en un futuro lejano a medida que se expandiese más y más rápido (fenómeno conocido como el “Big Rip”), o contraerse hasta finalmente morir en el “Big Crunch”. También podría continuar expandiéndose, hasta finalmente morir de extrema vejez cuando las partículas de la materia (como los protones) decayesen y únicamente la luz permaneciese. Todo esto puede sonar alarmante, pero el Universo no está en peligro de morir hasta los próximos 24-42 giga-años (información basada en un trabajo que realicé en 2004 https://arxiv.org/abs/astro-ph/0409264.).
5. ¿Cómo vincula su trabajo como científica y como escritora?
Adoro mi trabajo como cosmóloga, es un sueño que se hizo realidad desde que quise explorar los misterios del Universo cuando era una adolescente. Comencé escribiendo poesía cuando tenía 12 años, por lo que la escritura también es parte de mi identidad. He publicado un libro de texto sobre la energía oscura ("Dark Energy", Wiley/VCH, 2010), así como varios libros de poesía. Que yo sepa, no hay ningún vínculo intencionado entre mis dos pasiones, aunque creo que mis poemas han sido inevitablemente influenciados por mi perspectiva como cosmóloga, así que me esfuerzo por alcanzar claridad y profundidad en mi obra poética. Creo que ser poeta me hace ser mejor cosmóloga, ya que me aventuro a soñar a lo grande y ser atrevida y perseverante a la hora de conseguir mis objetivos científicos.
