La energía oscura es uno de los
grandes misterios sin resolver de la cosmología.
Ahora se cree que representa el 68%
de todo en el universo.
La Ilustración que muestra instantáneas de una simulación realizada por
el astrofísico Volker
Springel del Instituto Max Planck en
Alemania. Representa el crecimiento de la estructura cósmica (galaxias y
vacíos) cuando el universo tenía 0.9 billones, 3.2 billones y 13.7 billones de
años (ahora). Imagen vía Volker Springel / MPE / Kavli Foundation.
La energía oscura es el nombre dado a la fuerza misteriosa que está
causando que la tasa de expansión de nuestro universo se acelere con el tiempo,
en lugar de disminuir. Eso es contrario a lo que uno podría esperar de un
universo que comenzó en un Big Bang.
Los astrónomos en el siglo XX aprendieron que el universo se está
expandiendo. Pensaban que la expansión podría continuar para siempre, o
eventualmente, si el universo tuviera suficiente masa y, por lo tanto,
suficiente gravedad, se revertiría y causaría un Gran Crujido.
Ahora, a principios de la cosmología del siglo XXI, esa idea ha
evolucionado. El universo se ve como una expansión más rápida hoy que
hace miles de millones de años. ¿Qué podría estar causando que aumente la
tasa de expansión? Los astrónomos ahora a veces hablan de una fuerza repulsiva como una posible forma de entenderlo.
Hasta finales de la década de 1990, la mayoría de los cosmólogos creían
que el universo no tenía suficiente masa como para causar un gran
crujido. En particular, los datos adquiridos por el 2dF Galaxy Redshift
Survey y el Sloan Digital Sky Survey parecían confirmar que el universo se
expandiría para siempre, aunque a un ritmo cada vez más lento a medida que la
propia masa y la propia gravedad del universo intentaban retroceder.
El primer indicio de algo revolucionario a punto de ser descubierto se
produjo en 1998 durante un estudio de las supernovas Tipo 1A. Estas
explosiones masivas de estrellas gigantes moribundas son extremadamente útiles
para los astrónomos porque siempre emiten la misma cantidad de luz y, por lo
tanto, se pueden usar como las llamadas "velas estándar" para calcular
las distancias en el cosmos. Esta es una idea muy simple. Piense en
las luciérnagas de noche: todas brillan con el mismo brillo intrínseco. Al
medir qué tan brillantes son de donde estás, puedes calcular su distancia.
La encuesta de 1998 fue realizada por dos grupos internacionales de
astrónomos, incluidos los estadounidenses Adam Riess y Saul Perlmutter, y Brian Schmidt en Australia. Utilizando ocho telescopios en
todo el mundo, su objetivo era utilizar la distancia de las supernovas Tipo 1A
para calcular la tasa de expansión del universo, conocida como la Constante de Hubble (aunque en realidad, como la tasa de expansión del
universo varía con el tiempo, técnicamente es No es una constante).
Los resultados de la encuesta fueron asombrosos. Las supernovas
distantes que explotaron cuando el universo tenía solo 2/3 de su edad actual
eran mucho más débiles de lo que deberían haber sido y, por lo tanto, estaban
mucho más lejos. La implicación de esto fue que el universo se había
expandido mucho más rápido de lo que debería haber sido, si las ideas actuales
fueran correctas.
Este diagrama revela cambios en la
tasa de expansión desde el nacimiento del universo hace 15 mil millones de
años. Cuanto más superficial es la curva, más rápida es la tasa de
expansión. La curva cambia notablemente hace unos 7.500 millones de años,
cuando los objetos en el universo comenzaron a separarse a un ritmo más
rápido. Los astrónomos teorizan que la tasa de expansión más rápida se
debe a una fuerza misteriosa y oscura: la energía oscura. Imagen vía NASA
/ STSci / Ann Feild / HubbleSite.
Conocido con mucho escepticismo en la comunidad astronómica cuando se
revelaron estos resultados, las observaciones pronto fueron replicadas por
otros equipos y otros métodos. A comienzos del milenio, se hizo evidente
que la expansión del universo no se está desacelerando, como se creía
comúnmente. En realidad se está acelerando.
Aún más extraño, la expansión se había desacelerado, como era de
esperar, hasta siete u ocho mil millones de años después del Big
Bang. Pero luego, por razones completamente desconocidas, una misteriosa
"fuerza antigravedad" comenzó a dominar, superando el freno que la
gravedad estaba colocando en la expansión, que luego revirtió su desaceleración
y comenzó a acelerar.
Puedes imaginar lo impactante que fue esta revelación para los
astrónomos y cosmólogos.
La fuerza responsable de esta aceleración fue denominada energía
oscura por los científicos. En este caso, oscuro significa desconocido
en lugar de literalmente oscuro, como es el caso de la materia oscura.
Cabe señalar
que la energía oscura y la materia oscura son fenómenos completamente
ajenos. Leer más: ¿Qué es la materia oscura?
Para agregar al misterio, las propiedades de esta extraña energía oscura
parecen coincidir con la constante cosmológica de Einstein , a veces llamada su factor
fudge y luego descrito por el propio Einstein como el mayor error
profesional de su vida. Einstein detestaba la idea de un universo en
expansión, prefiriendo el estático postulado por la cosmología en estado
estacionario, que era
popular a principios del siglo XX. Inventó una fuerza antigravedad, de
origen indefinido, para contrarrestar la expansión observada del universo, lo
que resultaría en un universo no expansivo. Sin embargo, Einstein luego se
retractó de esta idea, que no fue respaldada por observaciones.
La energía oscura es uno de los grandes misterios sin resolver de la
cosmología. Ahora se cree que representa el 68% de todo en el universo,
con la materia normal, llamada "bariónica", cada parte de la materia
que podemos ver realmente, que comprende solo el 5%, y el resto consiste
en materia oscura, otra Gran misterio cósmico.
La energía oscura se comporta como la fuerza antigravedad de Einstein,
pero su naturaleza y origen siguen siendo desconocidos. Uno de sus mayores
misterios es por qué la energía oscura comenzó a dominar la tasa de expansión
del universo en un punto particular en el tiempo miles de millones de años
después del Big Bang. Si existe ahora, ¿por qué no estuvo allí todo el
tiempo?
La física de la energía oscura es altamente especulativa. Una idea
que ha ganado terreno en los últimos años es que la energía oscura se asemeja a
una fuerza conocida como "quintaesencia", que es un pariente del campo de Higgs. Pero hasta el momento no hay evidencia
observacional para apoyar o descartar esto.
Los cosmólogos tampoco tienen idea de si la energía oscura continuará
acelerando la expansión del universo para siempre, lo que conducirá a un
escenario, en el futuro, donde la aceleración superará las fuerzas que
mantienen unido al universo y literalmente destruirá toda la materia en el
cosmos, en Un escenario de pesadilla conocido como el Big Rip.
Hay varias misiones espaciales actuales y futuras y estudios en tierra
que investigarán la naturaleza de la energía oscura, incluido
el telescopio WFIRST en órbita
de la NASA y el Estudio Internacional de Energía Oscura, con sede en Chile.
Se espera que pronto lleguemos a una mayor comprensión de esta fuerza
misteriosa, que está teniendo tanta influencia sobre el futuro del cosmos, pero
para obtener esa comprensión necesitamos esbozar una historia mucho más
completa del universo. Sin embargo, la arqueología de 13.700 millones de
años es extremadamente difícil y lleva mucho tiempo, con tantos estratos
antiguos en esa historia desaparecidos o indistintos, por lo que no podemos
esperar revelaciones repentinas.
En pocas palabras: el universo se expande más rápido de lo que
predijeron las teorías más antiguas. La energía oscura, uno de los grandes
misterios sin resolver de la cosmología, puede causar su expansión
acelerada. Ahora se piensa que la energía oscura representa el 68% de todo
en el universo.
31 de marzo de 2020
Traducción libre de Soca
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