Con participación UdeC: asignan fondos para determinar escala de distancias cósmicas

El Consejo de Investigación Científica (ERC) de la Unión Europea, aprobó el financiamiento del proyecto «Sub-percent calibration of the extragalactic distance scale in the era of big surveys», a través de la línea ERC SynergyGrant 2020, Iniciativa que cuenta con la participación del Dr. Wolfgang Gieren del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción. El estudio involucra a investigadores de Polonia, Chile, Francia y Alemania, y busca determinar con un nivel de precisión sin precedentes las distancias a las galaxias, medida vital para distintas ramas de la astrofísica moderna.

Los fondos adjudicados corresponden a 14 millones de Euros, el mayor presupuesto otorgado a un proyecto de esta naturaleza. Con ellos, los investigadores podrán financiar 6 años de trabajo, con el objetivo de reunir distintas técnicas geométricas que permitan determinar una “escala de distancias” con una precisión superior al 1%.

“La adjudicación del Dr. Gieren y sus colegas europeos de un proyecto en un programa tan competitivo como el ERC SynergyGrant de la Comunidad Europea es una gran alegría y orgullo para la Universidad de Concepción. Posiciona el trabajo de excelencia del Dr. Gieren en el tema de las distancias cósmicas, un trabajo de colaboración internacional con impacto global”, expresó la Vicerrectora de Investigación y Desarrollo, Dra. Andrea Rodríguez Tastets.

El Dr. Wolfgang Gieren explica que determinar las distancias a los objetos en el Universo es uno de los problemas fundamentales de la Astronomía. “Sin poder determinar la distancia de una galaxia no podemos decir casi nada sobre sus propiedades físicas. Por ejemplo, para saber cuánta energía irradian las galaxias por cada segundo al Universo. Nosotros solo podemos medir la ínfima parte de energía que llega a la Tierra, pero si podemos determinar la distancia a esta galaxia, podemos calcular su verdadera luminosidad, es decir, la cantidad real de energía que irradia cada segundo”.

Así mismo, la información es vital para la cosmología, que estudia las propiedades físicas del Universo y su evolución desde el Big Bang. “Solo cuando esta información comenzó a estar disponible, hace unos 100 años, pudimos darnos cuenta y comprobar que el Universo está en expansión y qué tan rápido se expande”, indicó Gieren, y destacó: “Esa es la constante Hubble, cuya precisión buscamos mejorar en este proyecto”.

De izquierda a derecha: Dr. Grzegorz Pietrzynski (Centro Copernicus de Astronomía de la Academia de Ciencias, Polonia), Dr. Wolfgang Gieren (Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción), Dr. Pierre Kervella (Observatorio de Paris-Meudon) y Dra. Bozena Czerny (Centro de Física Teórica de la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia).

Un nuevo observatorio para Chile

Son cuatro los directores principales de este monumental proyecto: el Dr. GrzegorzPietrzynski del Centro Copernicus de Astronomía de la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia; el Dr. Pierre Kervella del Observatorio de Paris-Meudon, la Dra. BozenaCzerny del Centro de Física Teórica de la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia y el Dr. Wolfgang Gieren. El equipo es completado por un grupo de astrofísicos de la Universidad de Heidelberg, Alemania.

“El proceso de medir las distancias de las galaxias lejanas es como construir una escalera”, observó el Dr. Gieren. Primero se deben medir las distancias a galaxias cercanas, con uno o más métodos altamente precisos, para avanzar poco a poco con objetos más distantes, hasta llegar al Universo lejano. “El problema es que cualquier error en la primera escala del proceso se propaga a la segunda, y a la siguiente. Por esto hay que trabajar con una enorme precisión en cada paso”, advirtió el investigador, quien se ha dedicado a este tema por casi 20 años.

En efecto, el año pasado, en el marco del “Proyecto Araucaria” se publicó en Nature la primera medición de la distancia con la Gran Nube de Magallanes, con un error inferior a un 1%. Este artículo es citado por astrónomos de todo el mundo, dado el valor de la información aportada.

Para su ejecución, el proyecto requiere el uso de datos satelitales y de extensas observaciones fotométricas y espectroscópicas de estrellas binarias eclipsantes y Cefeidas y el seguimiento de la reverberación de unos 150 núcleos activos de galaxias (AGNs). Los investigadores utilizarán los datos del satélite Gaia que mide las distancias de estrellas de nuestra galaxia con una precisión jamás lograda, y a esto se suma que el equipo cuenta con dos de los mejores expertos mundiales en el estudio de las Cefeidas como objetos para medir distancias: el Dr. Gieren, quien trabajó en Cefeidas toda su vida científica, y el Dr. Pierre Kervella de París, quien es parte del equipo científico que maneja la misión Gaia, y por tanto experto en usar los datos de aquel satélite para esta investigación.

Además, el Dr. Pietrzynski es el mejor experto del mundo en usar las estrellas binarias eclipsantes para medir distancias ultra-precisas, y la Dra. Czerny es una autoridad mundial en la teoría de los núcleos activos de galaxias, y su uso para determinar las distancias de AGNs tan lejanos como «redshift» 3, que corresponde a una distancia de unos 12 mil millones de años-luz y llevará el proyecto al Universo joven.

Estas observaciones también exigen el uso de telescopios dedicados en exclusiva al desarrollo del proyecto, por lo que el presupuesto incorpora la compra de un telescopio de 2.5 metros y otros equipos, que se instalarán en el Observatorio Polaco Cerro Armazones (OCA), frente a Paranal, del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile. Actualmente, OCA cuenta con dos telescopios, de 0.4 y 0.8 metros, y se encuentra en construcción un telescopio de 1.5 metros, por lo que los fondos de ERC SynergyGrant proporcionarán el equipo de mayor potencia. El Cerro Armazones será también el lugar donde se instalará en los próximos años el mega-telescopio de 39 metros de ESO.

Los esfuerzos por determinar con exactitud la constante Hubble (H₀) implican resolver la discrepancia que existe entre su actual valor empírico y las observaciones del satélite Planck de la radiación de fondo de microondas (CMB). Esta radiación es el remanente del «Big Bang», ocurrido en el nacimiento del Universo hace unos 14 mil millones de años. La última determinación de H₀ asume el modelo estándar cosmológico, conocido como «Lambda ColdDarkMatter, ΔCDM».

Si se confirma una genuina discrepancia entre el valor de la expansión del Universo y el valor basado en el CMB, sería necesario modificar el modelo estándar. “Esto significaría que nuestro actual ‘mejor’ modelo del Universo no es correcto, o al menos no es completo. Para lograr que un modelo nuevo o modificado explique la discrepancia, habría que incluir nuevas ideas físicas. Por esto, la confirmación de esta discrepancia tendría enormes consecuencias para la física, ante todo, abriendo una nueva ventana a mejorar nuestra comprensión de la física fundamental, a un nivel más profundo, además de entregar una posible pista sobre la naturaleza física de la enigmática energía oscura responsable por la observada acelerada expansión del Universo, que constituye el 70% del contenido total de materia-energía del Universo.Una tremenda oportunidad de nuevas ideas para nuestros colegas que trabajan en física fundamental, resultando en una mejor comprensión del Universo”, puntualizó Gieren.

El estudio permitirá situar al equipo de astrónomos chilenos en la historia, al ser parte de la resolución de uno de los problemas de frontera de la astronomía moderna. Otro hito para la Astronomía hecha desde el sur del mundo.