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Desde hace unos años sabemos que la expansión del universo se está acelerando. La razón de esta aceleración es desconocida. Cómo principal hipótesis se ha conjeturado la existencia de una energía oscura que llena todo el universo y hace que la expansión sea cada día un poco más rápida. Esta energía sería además el principal componente del universo. Esta expansión acelerada podría hacer que, en un futuro lejano, cada galaxia se encuentre completamente aislada del resto del universo.
Desgraciadamente desconocemos la naturaleza de la energía oscura.
Eric Linder del Lawrence Berkeley National Laboratory ha publicado un artículo en Physical Review Letters (puede encontrar una copia aquí [1]) que arroja luz sobre la posibilidad de aclarar la naturaleza de dicha energía.
Diversos modelos encajan, de momento, en el concepto de energía oscura, y hay que diseñar nuevas técnicas observacionales para saber cual es el mejor modelo.
Una de los modelos es consistente con una constante cosmológica (una idea original de Einstein, de la que llegó a decir que fue su mayor error), pero también esta la llamada quintaesencia entre otros.
La NASA ha propuesto el lanzamiento de un observatorio (JDEM) para discernir cual de los modelos es el correcto (o tal vez ninguno) al que pueden competir diversas propuestas.
El artículo de Linder trata de proponer unos límites precisos a las medidas tomadas en supernovas en relación con la energía oscura y conocer así la naturaleza de dicha energía. Con estos límites se pueden saber como serían los requerimientos técnicos a la hora de construir el observatorio.
Él es el director de una misión candidata de este tipo, propuesta bajo el nombre de SNAP [2] (SuperNova/Acceleration Probe).
Este observatorio consistiría en un satélite cuyo telescopio estaría dedicado a observar exclusivamente explosiones de supernova. La energía oscura no se mide directamente, se mide su efecto sobre la expansión del espacio, y las supernovas tipo Ia son unas buenas “candelas” patrón para medir si la expansión se está acelerando o no.
Como la velocidad de la luz es finita cuanto más lejano miremos, más hacía atrás en el tiempo observamos. Por ejemplo, si observamos una galaxia situada a mil millones de años luz la vemos cómo era hace mil millones de años. Midiendo a distintas distancias podemos observar lo que sucedió en distintas épocas y sacar así conclusiones.
Robert Caldwell de Dartmouth es coautor del artículo y es uno de los que desarrollaron el concepto de quintaesencia. Este modelo contiene un mecanismo de parada de la expansión, e incluso también el posterior colapso del universo en alguna variante del modelo. El concepto de constante cosmológica sólo admite una expansión acelerada por siempre.
En el artículo mencionado se propone por primera vez cómo distinguir entre el modelo de constante cosmológica y los demás modelos desde el punto de vista observacional.
En el universo tenemos una inercia debida a la gran explosión que tiende a expandir el universo y una fuerza contraria gravitatoria, debido a la masa contenida en el universo, que tiende a parar la expansión. La energía oscura se sumaría a la inercia y aceleraría la expansión. No sabemos su naturaleza, pero podemos imaginarla como una fuerza repulsiva o antigravitatoria que llena todo el universo.
En la década de los noventa se observaron supernovas de tipo Ia y se llegó a la conclusión de que el universo sufre una expansión acelerada, introduciéndose por primera vez el concepto de energía oscura.
Ambos modelos explicatorios se corresponden a sendos campos escalares (sin direcciones privilegiadas), pero de naturaleza distinta. Por definición, el modelo de la constante cosmológica es constante, con la misma densidad de energía, presión y ecuación de estado en todo momento. Sería una energía del vacío. Pero el universo temprano exige unas condiciones especiales para la formación de galaxias que tal vez este modelo no cumpla. Por eso se introdujo el modelo de la quintaesencia que no es constante y evoluciona en el tiempo brindando diversas posibilidades.
La propuesta de construir el SNAP contribuiría a distinguir entre los diversos modelos. Sería un telescopio espacial con un espejo primario de 2 metros dedicado a medir miles de supernovas de tipo Ia cada año. Las mediciones darían la suficiente información como para saber qué tipo de energía llena el universo.
Si los resultados no se correspondiesen con ningún modelo quizás incluso habría que ir a una Física más exótica, donde la relatividad general quedase abandonada o relegada por otra teoría más general que la englobase.
Para más información pinche aquí [3].