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Pilar M.ª Ruiz Lapuente, Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB: «Por lo que sabemos ahora, el Universo va a crecer indefinidamente»

«El resultado actualmente está corroborado por otros trabajos, pero al principio no se lo creían.»

«El resultado actualmente está corroborado por otros trabajos, pero al principio no se lo creían.»

Saul Perlmutter durante el acto de entrega del Premio Nobel de Física de 2011.

Saul Perlmutter durante el acto de entrega del Premio Nobel de Física de 2011.

26/06/2012

Entrevistes

Pilar M.ª Ruiz Lapuente (Barcelona, 1964), investigadora del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y del Departamento de Astronomía y Meteorología de la UB, es coautora del artículo sobre la expansión acelerada del Universo publicado en 1998 por el equipo de Saul Perlmutter, jefe del Proyecto Cosmológico Supernova (Supernova Cosmology Project, SCP) y galardonado, junto con Brian P. Schmidt y Adam G. Riess, del grupo High-Z Supernova Search Team, con el Premio Nobel de Física de 2011 por este descubrimiento.

 
Tras estudiar la licenciatura de Física en la UB, Ruiz Lapuente realizó su tesis doctoral en la UB, el Instituto Max Planck de Astrofísica y el Observatorio Europeo del Sur, en Alemania. Ha sido investigadora posdoctoral en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (Estados Unidos) y es autora de más de 130 artículos en publicaciones científicas internacionales, algunos de ellos editados en revistas como Science y Nature. Recientemente ha publicado el libro de divulgación El enigma de la realidad. Las entidades de la física de Aristóteles a Einstein (Gedisa, 2011).
 
Entrevista publicada en la revista Astronomía, Nº 156 de junio de 2012.

¿Qué supuso el anuncio del Premio Nobel de Física de 2011 para el equipo del SCP del que forma parte?

Fue hacia el 5 de octubre de 2011 cuando nos dieron la noticia. Sabíamos que en el futuro podría haber un Nobel. De hecho, en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, de California, donde trabaja Saul Perlmutter, hay una persona encargada de actualizar datos de los posibles candidatos al Premio Nobel, ya que en ese laboratorio había varios aspirantes, entre los cuales Perlmutter. Lo que nadie se esperaba es que se lo concedieran tan pronto.
 
Eso significa que actualmente su trabajo sobre la aceleración del Universo ya se ha aceptado. Pero, en aquel momento, ¿cómo fue acogido?
 
El resultado actualmente está corroborado por otros trabajos, pero al principio no se lo creían. Buscaban otras excusas: desde que el Universo no era homogéneo, hasta que había una especie de polvo que no dejaba rastro, pero que hacía que los objetos más lejanos fueran más débiles. Se lanzaron toda una serie de ideas, pero poco a poco se ha ido viendo que no encajaban con los datos y se han ido descartando.
 
Concretamente, ¿en qué consistió su colaboración en el trabajo publicado en 1998?
 
Mi aportación fue llevar la parte de La Palma con los telescopios del Observatorio del Roque de los Muchachos (Canarias). Hice un seguimiento de los objetos que se descubrían a partir del cual obtuve sus espectros y curvas de luz. Por otro lado, también ayudé a realizar el análisis conjunto de equipo.
 
¿Con qué telescopios trabajaron en el Roque de los Muchachos?
 
El trabajo se realizó antes de que dispusiéramos del Gran Telescopio Canarias, por lo que utilizamos los telescopios William Herschel e Isaac Newton. De hecho, muchas de las supernovas que se estudiaron para ese trabajo se siguieron desde allí. Así que la contribución de estos telescopios es importante.
 
Para determinar grandes distancias se necesitan objetos astronómicos cuya luminosidad se conozca muy bien. Las supernovas son objetos astronómicos debidos a una explosión, por lo que no parecen ser buenas candidatas para determinar grandes distancias; en cambio, lo son. ¿Por qué?
 
Porque sus curvas de luz —la variación de la luminosidad a lo largo del tiempo— son homogéneas. De hecho, forman una familia de curvas de luz y están todas parametrizadas. Existen correlaciones empíricas entre el máximo de luz y la caída, de manera que cuanto más lenta es la caída de luz más brillante es el máximo. Esta relación es muy estable y está muy calibrada, de manera que cuando conocemos la curva de luz de una supernova ya podemos situarla.
 
¿Cómo se lleva a cabo la observación de supernovas, teniendo en cuenta que son objetos que aparecen de repente?
 
Miramos el cielo cada quince días. Primero se toman las imágenes de referencia y luego se vuelve a ellas unos quince días después, cuando ya se espera que hayan aparecido algunas que no estaban allí. Así, se pueden comparar las imágenes, detectar objetos variables e identificarlos como supernovas. Una vez detectadas se hace el seguimiento.
 
De promedio, ¿cuántas supernovas pueden detectarse entre dos observaciones?
 
Eso depende de cuánto cielo cubras, pero en una campaña de una semana puedes llegar a detectar unas diez. En el caso de La Palma, por ejemplo, con el telescopio Isaac Newton, que tiene un campo de 10 x 10 minutos de arco, pueden llegar a descubrirse una docena de supernovas en una campaña de dos semanas.
 
Entonces, fue a partir del análisis de 42 supernovas que establecisteis la aceleración del Universo.
 
Los datos quedaban muy lejos de los valores de confianza para un universo que estuviera frenándose. Todo indicaba que estaba acelerándose y quedaba descartado que se pudiera estar frenando. De hecho, se ha observado que el Universo se estuvo frenando hasta redshift (desplazamiento hacia el rojo) de z = 0,5, es decir, cuando el Universo tenía aproximadamente seis mil millones de años, la mitad de su edad actual. En ese momento empezó la aceleración.
 
¿Eso implicaría que en un momento dado la gravedad deja de dominar y empieza a dominar otro tipo de fuerza?
 
Sí, exacto.
 
Para dar una explicación a este cambio, en su trabajo formularon la hipótesis de la existencia de una energía oscura. Pero, ¿a qué correspondería?
 
La energía oscura son las distintas hipótesis sobre lo que ha podido llevar al Universo a la aceleración. Por ejemplo, una posibilidad, la más sencilla, es la constante cosmológica —propuesta en la teoría de la gravitación de Einstein. Otras posibilidades responderían a otras teorías de la gravitación distintas.
 
Dentro de las teorías de gravitación, las hay que no solo tienen un valor escalar, como en la teoría de Einstein, que tiene una partícula asociada que sería el gravitón, sino que también tendrían una componente tensorial —que depende del espacio y el tiempo—, lo que daría origen a otro tipo de gravitación distinto con resultados diferentes a los de la relatividad general.
 
También se ha especulado mucho sobre si se debe a un efecto ocasionado por el hecho de que vivimos en un universo de cuatro dimensiones denominadas universos brana. Esta hipótesis implica que existiría una dimensión más por la que se escaparía la gravedad. En este caso, la constante cosmológica no sería necesaria, pero por el momento los datos no concuerdan mucho con esta hipótesis.
 
Así podemos considerar que la teoría más aceptada es la de la constante cosmológica de Einstein, que, por otro lado, él llegó a comentar que había sido su gran error.
 
Einstein la introdujo para establecer un universo estático al darse cuenta, tras los trabajos de Edwin Hubble y los teóricos de los años 20 y 30, de que el Universo estaba en expansión. Entonces dijo que había sido su gran error. Pero ahora podría ser necesaria, porque lo que estamos viendo es que la energía oscura es muy constante en la relación entre presión y densidad, y eso correspondería a una constante.
 
Si en un momento dado la gravedad dominaba, decelerando el Universo, ¿podría el Universo volver a cambiar a un estado de deceleración?
 
Sí, pero si la energía oscura es constante cosmológica no cambiará; si fuera otro tipo de energía podría hacerlo. Podría darse el caso de que el Universo se contrajera de nuevo volviendo a un punto. Pero para eso tendrían que darse unas condiciones que, por el momento, no se dan según la ecuación de estado.
 
¿Eso implica que el Universo crecería indefinidamente?
 
Aunque actualmente existen muchas propuestas teóricas, cada día aparecen un par nuevas en la web. Es decir que hay muchas hipótesis de lo que puede ser la energía oscura. De todos modos, los datos actuales apuntan a la constante cosmológica, así que, por lo que vemos ahora, el Universo va a crecer indefinidamente.
 
En ciencia, cada vez se trabaja más en grandes colaboraciones como el SCP. ¿Cómo funcionan estos grupos?
 
Es diferente a trabajar individualmente, en el sentido de que somos muchos investigadores mirando una misma cosa, intentando ver errores, analizando los resultados, realizando estadísticas y detectando si hay algún objeto que no se ajusta a los patrones.
 
Pero siempre hay un investigador principal, que es el que firma el artículo, y es el que tiene que procesarlo todo. Debe tener en cuenta todos los comentarios que le llegan, y eso supone mucha presión. He visto algún caso en el que el autor principal ha llegado a dejar la astronomía.
 
¿Es fácil entrar en este tipo de grupos internacionales?
 
Para entrar es necesario aportar algo nuevo, aunque, de hecho, estos grupos, como el nuestro o el equipo High-Z, están bastante cerrados y ya no aceptan más investigadores.
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