NeoFronteras

Otra solución para la energía oscura

Área: Espacio,Física — Lunes, 26 de Septiembre de 2011

Ondas gravitacionales fuertes a gran escala podrían solucionar el problema de la energía oscura. Si la idea es correcta la aceleración de la expansión cósmica sería sólo aparente.

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Regiones del fondo cósmico de microondas registradas por WMAP en las que supuestamente la temperatura parece inferior a la media. Fuente: NASA.

Como ya descubrió Hubble en su tiempo, el Universo se expande, es el propio espacio el que lo hace como si fuera la masa de un plumcake en el horno y las pasas fueran galaxias. Esa expansión, la nucleosíntesis primordial y el fondo cósmico de radiación apuntan hacia la existencia de un Big Bang hace más de 13.000 millones de años.
La Relatividad General (RG) puede describir al Universo en su conjunto, o más bien a cualquier esfera de espacio con un determinado y arbitrario radio de universo. Las ecuaciones de Einstein que describen esta teoría son de las más bellas de la Física y describen lo que le pasa al espacio cuando contiene masa, energía y/o cantidad de movimiento. El espacio, bajo este marco teórico, deja de ser un mero escenario newtoniano en el que ocurren las cosas, sino que pasa a formar parte de la función. Con la RG podemos describir la Cosmología de nuestro universo o de otros universos hipotéticos. Incluso se pueden concebir universos sin materia. Una de las lecciones que enseña es que el propio espacio también gravita.
Una de las predicciones de la RG es la existencia de ondas gravitatorias, deformaciones del propio espacio-tiempo que se propagan como ondas a la velocidad de la luz. Son tan débiles que todavía no se han detectado, pero quizás las podamos detectar pronto. Para que se produzcan con la suficiente intensidad como para que las detectemos algún día se necesita algún tipo de cataclismo cósmico.
La introducción de una constante cosmológica permite a la RG explicar incluso la aceleración de la expansión. Según esta característica la expansión del Universo se acelera cada día más. Normalmente se atribuye este efecto a la llamada energía oscura, nombre que denota simplemente nuestra ignorancia sobre ella.
Hasta ahora no hemos encontrado una buena explicación a esta energía que constituiría el 70% de la energía del Universo. Aunque la constante cosmológica la puede describir perfectamente, su introducción con un valor determinado es un problema filosófico. ¿Por qué ese valor y no ningún otro? Podemos decir que se eligió ese y ya está, que es el que es, pero si ese tipo de respuestas hubieran valido para cualquier otro problema de la Física en el pasado y nos hubiéramos conformado entonces no habríamos avanzado hasta donde lo hemos hecho. Lo ideal es que su valor sea cero (no exista) o bien se dé una razón para su valor y entonces se acaba el problema. A la espera de dar una explicación a valor de la constante cosmológica se van proponiendo soluciones alternativas a las medidas realizadas sobre supernovas de tipo Ia que sugieren la existencia de la energía oscura.
Algunas de esas explicaciones, más o menos afortunadas, las hemos visto en NeoFronteras. Muchas de ellas tratan de negar la existencia de la energía oscura atribuyendo las medidas a otros efectos.
Pero la energía oscura no es el único misterio cosmológico de la actualidad. Últimamente algún estudio apunta a que los datos de supernovas sugieren una expansión acelerada asimétrica para el Universo. También en el fondo cósmico de microondas se han encontrado asimetrías, como el “eje del demonio”. Si estos puntos se confirmaran tendríamos que asumir que el Universo no es isótropo.
Las ideas que tratan de explicar un problema físico o cosmológico pueden ser más o menos útiles, pero una regla a seguir es que frente a dos explicaciones igualmente buenas de un fenómeno, la más sencilla es la más adecuada. Si además es la más elegante mejor que mejor.
La última de estas propuestas proviene de Edmund Schluessel, de la Universidad de Cardiff (RU). Según su idea estas observaciones se deberían a la existencia de ondas gravitatorias. Para producir ondas gravitatorias se necesitan procesos tremendamente poderosos. Incluso la explosión de una supernova produce unas ondas gravitatorias que a duras penas podemos observar, a no ser que la supernova se encuentre en nuestra galaxia y esto no se da todos siglos. El Big Bang fue el proceso más violento que conocemos y tuvo que producir estas ondas en gran cantidad. Aunque hasta ahora no las hemos detectado.
La longitud de onda de estas radiaciones gravitatorias del propio espacio producidas durante el Big Bang puede ser variada. Schluessel sugiere que estas longitudes de onda serían del mismo orden que la curvatura del propio universo visible. Poéticamente podemos decir que sería como si el Universo fuera una campana y que después de hacerla tañer siguiera resonando. Imaginemos a todo el Cosmos deformándose por entero al son de esa reverberación. Técnicamente serían “ondas gravitacionales fuertes a gran escala”.
Pues bien, según este investigador, eso explicaría las anisotropías en el fondo cósmico de microondas y también produciría una distorsión en la luz de los objetos distantes haciendo que pareciera que el Universo acelera su expansión.
Si está en lo cierto entonces no hace falta recurrir ni a la energía oscura, ni a la quintaesencia (éste debe de ser uno de los nombres menos afortunados de toda la Física), ni siquiera la constante cosmológica. No hace falta ninguna explicación exótica y la RG soluciona todos (o casi) esos problemas de un plumazo.
Lo bueno del trabajo es que Schluessel propone (en la tradición adecuada de la ciencia) una serie de predicciones sobre su modelo que la nueva generación de telescopios podría corroborar o desmentir. Según él incluso una campaña de observación de supernovas distantes podría revelar la existencia de estas ondas gravitacionales fuertes a gran escala.
Si así es no solamente habríamos solucionado ciertos problemas que traen de cabeza a muchos físicos y cosmólogos, sino que además tendríamos más pruebas a favor de la existencia de ondas gravitacionales.
Lastima que no se lleve también por delante a la materia oscura.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3609

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. hector04:

    Que elegante

  2. tomás:

    Estimado “hectoro4”: Ya que tu ironía no transmite información alguna, por lo menos no estropees el idioma. Como mínimo, en sólo dos palabras has cometido dos faltas: un acento y un punto final que has debido olvidar. Para mí, también faltan los signos iniciales y final de admiración, pero en eso cabe alguna opinión. Es mejor repasar lo que se escribe, porque si nos lee algún adolescente, creerá que caminamos hacia el lenguaje de los SMS y que eso está bien.
    Lamento corregir y te envío un cordial saludo de desagravio.

  3. tomás:

    Todos tenemos nuestros fallos y en ellos te acompaño, compañero “hectoro4”. El mío ha sido “…faltan los signos iniciales y final…”. Debiera haber puesto “…faltan los signos inicial y final…”
    Como ves, también los preocupados tenemos algo de qué arrepentirnos, sobre todo después de haberme tomado la libertad, que espero perdones de corregirte.
    Un cordial saludo.

  4. tomás:

    Respecto al artículo, que es lo que importa, siempre he tenido un montón de preguntas a las que no hallo respuesta. Quiero imaginar que puesto que se creó -si fue así- el espacio, una reacción que compensó esto fue que la materia surgió de tremendas concentraciones de ese espacio. Por tanto la materia solo sería “concentración de espacio”. Un ejemplo unidimensional sería que el espacio fuese como un “hilo de goma” al que se hacen nudos. Cada nudo es una partícula material y por ser un nudo, cuanto más apretado esté, más energía almacena. Por ello la desaparición de la materia libera tanta energía, y mi imaginación la convierte en espacio. No pretendo que esto sea ni siquiera el germen de una teoría. Sólo es algo para explicarme lo inexplicable.
    En cuanto a lo que se dice sobre el concreto valor de la constante cosmológica, sobre la vertiente filosófica del tema, si hallamos alguna explicación habrá de ser del tipo: “Porque según esta nueva ecuación -o vieja y mejor interpretada- sabiendo que tal magnitud vale tanto esta constante ha de tomar este valor”. Pero nos quedará el nuevo problema de por qué es así aquello en lo que se apoya. Es una tarea sin final digna de Sísifo. Todos sabemos que cada respuesta que obtenemos engendra más preguntas. Con esto no quiero decir que detengamos toda investigación sino que, al contrario de lo que una vez expresó nada menos que Stephen Hawkin -o malinterpreté yo-, la búsqueda científica del conocimiento no puede tener límites. Así que el que “se dé una razón para su valor”, acaba ese problema pero propone alguno más.
    Un cordial saludo.

  5. Nemo:

    Realmente parece una idea elegante. No he terminado de entender si estas ondas gravitacionales de longitud acoplada a la curvatura universal producirían:
    a) una sucesión de (pequeñas) aceleraciones y deceleraciones de la expansión general del espacio, o
    b) una alternancia de aceleraciones y contracciones en direcciones opuestas.

    En todo caso, ¿de qué orden de tiempo sería el periodo de esas ondas, si la longitud es tan grande? Si resultara que en el radio observable no cabe más de un periodo, ¿cómo podría distinguirse de una constante cosmológica?
    Lo bello es difícil.

  6. lluís:

    Si el universo no fuera isótropo, parece difícil que se conserve la energía y el momento.Las ideas expuestas en este trabajo son altamente interesantes y lo mejor es que se hace predicciones que pueden ser o no refutadas por medio de observación.Efectivamente, en la mejor tradición de la ciencia.Esas dos longitudes de onda,las gravitacionales y las de la curvatura universal, se deben acoplar y reforzarse (interferencia constructiva), de ahí lo del tañido de la campana, supongo.
    ¡Ah! y aprovechando que veo unos comentarios de tomas por ahí encima(especialmente el comentario 1, aunque hay un “cordial saludo de desagravio”), diré que el otro día me trató de “duro”, en el asunto de la especiación que vimos por aquí recientemente.Bueno, en realidad el amigo Miguel Angel no habló de especiación, en un sentido más o menos estricto. Otra cosa es como lo relató el amigo tomas, ahí ya estamos de acuerdo.
    Un saludo cordial a todos.

  7. tomás:

    Querido amigo “lluís”: No pude imaginar que me tomases a mal el recomendarte que “no seas tan duro…”. Suelo ser cuidadoso con lo que digo y cómo lo digo. Si te fijas, hay mucha diferencia entre esa frase y “eres duro”, porque el “tan”, aunque significa un grado más de lo normal, implica relatividad, mientras que “eres duro” es un absoluto. Te agradecería pensases más en el aprecio que sabes que tengo hacia ti y si, a pesar de todo, te sientes ofendido, me perdonas y pelillos a la mar, como yo haría contigo.

    Uno de los grandes abrazos que mereces.

  8. lluís:

    En absoluto me sentí ofendido, tomás. Me limité a bromear un poco.
    El aprecio que sientes hacia mi,es recíproco.
    Un saludo cordial, amigo tomás.

  9. Gerardo:

    Tomas: me parece que tu reacción a solo 2 palabras me refleja una tremenda intolerancia, me parece desproporcionado que ataques a alguien solo por dar una opinion, aunque esta no este llena de contenido cientifico.

    Sobre la noticia, estoy de acuerdo que las soluciones complejas normalmente indican que se va por mal camino, por eso todavia se habla de la “navaja de Occam”.

    Esta solución a la energia oscura y la solución a la materia oscura que leí hace unos dias en este mismo blog me parecen tan simples y lógicas que facilmente pueden volverse la explicación a estos enigmas que ya tienen un par de decadas

  10. tomás:

    Estimado Gerardo: Aunque yo no percibo mi crítica como una intolerancia, también reconozco que no puedo ser mi propio juez. Pero voy a tratar de defenderme: La frase yo la supuse irónica pero, en realidad, no queda claro si pudiera ser realmente admirativa. Y eso es lo más grave; o a mí me lo parece. De todas formas ya le pedí excusas inmediatamente y te las pido a ti; incluso procuraré ser menos vehemente o intolerante, como tu desees. pero me cuesta admitir fallos tan gruesos en el idioma por dos razones: porque lo amo mucho y porque lo veo degenerar a marchas forzadas.
    Recibe mi más cordial saludo y mi agradecimiento, porque la crítica nos enseña más que el acuerdo poco meditado.

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