Un proyecto chileno quiere medir cómo crece el universo

El proyecto lo lidera el Dr. Antonio Montero Dorta, profesor del Departamento de Física de la USM y a cargo de la carrera de Astrofísica en el Campus San Joaquín. Su línea de trabajo —la conexión halo–galaxia: cómo las galaxias se alojan dentro de los halos de materia oscura que las contienen— es exactamente el puente que este nuevo proyecto necesita para funcionar.

El título oficial de la iniciativa lo dice todo: «Illuminating the Halo–Galaxy–Black Hole Connection for Gravitational Wave Cosmology in the Rubin Era». Traducido y sin tecnicismos: iluminar la relación entre la materia oscura, las galaxias y los agujeros negros para hacer cosmología con ondas gravitacionales en la era del Rubin.

Que el universo se expande se sabe desde hace casi un siglo: las galaxias se alejan unas de otras, y cuanto más lejos están, más rápido lo hacen. El número que describe esa velocidad de expansión se llama constante de Hubble. Parece simple, pero medirlo con precisión es uno de los dolores de cabeza más serios de la cosmología actual.

El problema es que los dos grandes métodos para calcularla no dan el mismo resultado. Cuando se mide a partir de la luz más antigua del cosmos (el fondo de radiación que quedó del Big Bang), sale un valor; cuando se mide observando estrellas y supernovas cercanas, sale otro algo mayor. Esa discrepancia persistente se conoce como la tensión de Hubble, y no se ha resuelto: o hay errores escondidos en las medidas, o falta física nueva por descubrir.

Aquí entra la apuesta del proyecto. Cuando dos objetos extremadamente densos —agujeros negros o estrellas de neutrones— giran uno alrededor del otro y se fusionan, sacuden el espacio-tiempo y emiten ondas gravitacionales, las mismas que detectan observatorios como LIGO, Virgo y KAGRA. Lo notable es que la forma de esa onda permite calcular directamente a qué distancia ocurrió la fusión, sin depender de ningún otro peldaño en la escalera de distancias.

Por eso a estas fuentes se les llama «sirenas estándar»: dan la distancia de manera limpia. El problema es que casi nunca emiten luz, así que no sabemos en qué galaxia ocurrieron ni a qué velocidad esa galaxia se aleja. Son sirenas a las que les falta la mitad del dato: tenemos la distancia, pero no el corrimiento al rojo. Por eso se las llama «sirenas oscuras» (dark sirens).

Para que esa correlación funcione hace falta un mapa de galaxias enorme, profundo y bien medido. Exactamente lo que producirá el Legacy Survey of Space and Time (LSST), el gran sondeo de diez años del Rubin: fotografiará el cielo visible completo cada pocas noches, acumulando miles de millones de galaxias con sus posiciones y distancias estimadas. Es la primera vez que las sirenas oscuras tendrán un catálogo a su altura.

El aporte específico de Montero Dorta es entender bien el «pegamento» que conecta ambos mundos: cómo se relacionan los agujeros negros que producen las ondas, las galaxias que los albergan y los halos de materia oscura en los que esas galaxias viven. Sin ese modelo, la correlación introduce sesgos y la medición de la expansión se contamina. Para calibrarlo, el equipo usará simulaciones hidrodinámicas y catálogos sintéticos: universos de mentira en el computador donde la respuesta se conoce de antemano, y que sirven para validar el método antes de aplicarlo a los datos reales.

Durante décadas, Chile fue el lugar donde se ponían los telescopios; el cielo del norte es uno de los mejores del planeta para mirar el universo. Que hoy haya equipos chilenos no solo operando esos instrumentos sino diseñando la ciencia que se hace con ellos —y adjudicándose los fondos para hacerlo— marca un cambio de rol importante.

Y la pregunta de fondo no es menor: si este tipo de mediciones independientes confirma la tensión de Hubble, podría ser la primera señal sólida de que la cosmología necesita física nueva. Una respuesta que, en parte, se cocinará desde Valparaíso usando un telescopio instalado en suelo chileno.