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Energía oscura explicaría expansión acelerada del universo

Un modelo de energía oscura temprana ayudaría a entender cómo evolucionó el universo y por qué una galaxia no se ve más tenue solo porque está más lejos, sino porque hay un cambio en la manera como se entiende el espacio-tiempo.

Bogotá D. C., 27 de noviembre de 2020Agencia de Noticias UN-

La constante cosmológica de Einstein indicaba que el universo era estático y la energía oscura evitaba que colapsara. X-ray: NASA/CXC/MPE/J

La luz de las supernovas se llama estándar candle, porque su luminosidad se conoce, así como la de una vela. X-ray: NASA/CXC/NCSU/K.

Se cree que la energía oscura representa el 70 % del universo y la materia oscura el 25 %, lo demás son los objetos conocidos. NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Si las galaxias se alejan unas de otras quiere decir que en principio estuvieron cerca, lo que confirmaría que el universo se expande. X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: Detlef Hartmann; Infrared: NASA/JPL-Caltech

El modelo de energía oscura temprana analiza los datos de los primeros instantes del universo tras el Big Bang. E. L. Wright (UCLA), The COBE Project, DIRBE, NASA

“Con el modelo que describía el universo se esperaba que en algún punto este llegara a su expansión máxima y luego empezara a colapsar, pero en 1999, con la observación de supernovas, se encontró que estas estaban más lejos y con una luz más tenue de lo que se creía, y la única forma de explicarlo era que el universo se expandiera de forma acelerada”.

Así lo explica Luz Ángela García, magíster en Astronomía de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) e investigadora de la Universidad ECCI, quien junto con dos investigadores del Observatorio Astronómico Nacional (OAN) de la UNAL publicaron en la revista especializada New Astronomy el modelo teórico que revelaría este fenómeno cósmico.

Los investigadores revisaron las condiciones que se debían cumplir para explicar por qué se expande el universo de forma acelerada, crearon un modelo matemático que analiza los datos de la medición de distancia de las supernovas, e hicieron una descripción en función del corrimiento al rojo. Esto significa analizar si la luz que emite un objeto en el espacio se desplaza hacia el final del espectro electromagnético. Cuanto más corrimiento al rojo tenga un objeto, más viejo es y más lejos está, por lo que se enfocaron en diferentes instantes del universo.

“Conocemos muy bien la abundancia de núcleos de hidrógeno, helio o berilio cuando el universo tenía hasta un minuto de formado; se cree que en ese momento no había contribución importante de la energía oscura, o los núcleos no podrían haberse formado, pero eso no quiere decir que no hubiera efecto”, dice la investigadora García.

En ese sentido, advierte que este no es el primer modelo de energía oscura temprana, pero lo interesante es que se puede comparar con otras observaciones para hacerlo más robusto y ver si la diferencia entre la teoría y los datos experimentales revela nuevas implicaciones.

Distancias en el universo

Por su parte el profesor Leonardo Castañeda, investigador del OAN, expone que “en la cosmología moderna, según la cual el universo está en expansión, uno de los problemas centrales es determinar las distancias a los objetos”.

Agrega que “antes se pensaba que la gravedad no influía, pero ahora sabemos que esta modela la geometría del espacio-tiempo, que las distancias dependen de lo que está hecho el universo, que aún se desconoce el 95 % de la composición, y que la energía oscura puede representar el 70 % de esa área desconocida”.

El problema es que además del nombre y los efectos en las medidas de distancias, aún no se sabe la forma correcta de calcularla, en lo que llaman “el mayor desastre de la física moderna”.

Lo que revelan los investigadores es que la diferencia entre lo que dicen las teorías y las observaciones es de 120 órdenes de magnitud, es decir un 1 seguido por 120 ceros, una cifra casi imposible de imaginar.

La doctora García agrega que es posible que la energía oscura no sea un fluido que llena el universo de presión negativa, sino que lo que se observa sea un efecto de la geometría del espacio-tiempo.

“Uno no necesariamente debería poner una forma de energía oscura –llámese constante cosmológica u otra opción– para explicar la expansión del universo; se podría prescindir de eso y decir que es un resultado geométrico, pero si asumimos que es un elemento “tangible” del universo, entonces sí debemos considerarla”, agrega.

En 1917 Albert Einstein se dio cuenta de que su teoría general de la relatividad tenía un problema, pues como estaba propuesta significaba que el universo debía expandirse o contraerse, y según sus ecuaciones debía estar frenándose siempre por efecto de la gravedad.

El científico quería conseguir una solución que no fuera ni expansión ni contracción, y para hacerlo ideó la “constante cosmológica”, que plantea que existe una fuerza opuesta a la gravedad que evita que todo “colapse”; esto origina, entre otras, un universo estático, que no se expande ni se contrae.

El profesor Castañeda recuerda que el entendimiento del universo es un esfuerzo de toda la humanidad, que las teorías solo son pequeños pasos y que “hay que tener los pies en la Tierra”.

(Por: fin/AMV/MLA/LOF
)
N.° 288

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