NeoFronteras

¿Es la energía oscura una ilusión?

Área: Espacio — miércoles, 18 de abril de 2007

Foto
Cúmulo (Ampliar). Foto: NASA.

Un físico del CERN propone que quizás la energía oscura no existe y que lo observado se deba más bien a las inhomogeneidades del Universo.
La energía oscura es difícil de entender. Fue propuesta por primera vez a finales de los noventa debido a los resultados obtenidos en la medición del brillo de explosiones de supernovas. Es una fuerza que empuja la expansión del Universo más de lo que se expandiría sólo por el efecto del Big Bang. Actuaría como una fuerza antigravitatoria y parece ser que es más poderosa conforme el tamaño del universo aumenta con la expansión.
A diferencia de la materia ordinaria o la materia oscura que se diluyen con el tiempo al haber más espacio disponible (debido a la expansión del mismo), la energía oscura permanecería constante. Como la materia de cualquier tipo es la única que produce una fuerza atractiva gravitatoria no hay nada que se oponga a la expansión originada por la Gran Explosión que dio origen al Universo. Dicha expansión no se parará y el Universo continuará expandiéndose para siempre. Además, la energía oscura hará que se expanda cada vez más rápido, pues dicha energía no se diluye con dicha expansión, hasta que toda la materia quede absolutamente diluida en la nada.
Esta energía oscura, cuya naturaleza última no conocemos de momento, fue supuestamente confirmada en las mediciones del fondo cósmico de radiación realizadas por el WMAP. Según estas medidas la energía oscura representa el 74% del Universo, la materia oscura el 22% y la materia ordinaria (estrellas, planetas, nubes de polvo y gas… nosotros) sólo el 4% del mismo. Durante estos últimos años los científicos han estado tratando de saber la naturaleza de esta energía oscura sin demasiado éxito.
En realidad la hipótesis de la energía oscura es bastante oscura y lo único que nos hace creer realmente en ella son las medidas tomadas a partir de las supernovas.
Según Syksy Rasanen la expansión acelerada del Universo no estaría controlada por esta misteriosa energía, sino que paradójicamente lo observado sería una consecuencia del colapso de materia en pequeñas regiones de espacio.
Suena contraintuitivo que el aumento de la expansión se deba al colapso de ciertas regiones del universo bajo la fuerza de la gravedad, pero se puede entender.
Desde hace mucho tiempo se ha venido asumiendo que la expansión del Universo no está influenciada por las propiedades de las regiones pequeñas que contiene, porque estas propiedades deben de promediarse a escalas grandes.
Sin embargo, en una región dada de espacio la fuerza de gravedad entre materia actúa como un freno a la expansión. Esto significa que la expansión debe de reducirse en regiones con mucha materia, mientras que debe de continuar en regiones vacías de materia.
Esta diferencia entre los ritmos de expansión entre las distintas regiones sería la que podría producir una ilusión de existencia de energía oscura, según Rasanen. Aunque el ritmo de expansión decrezca o se estabilice en cada región, el promedio de expansión para todo el universo como un todo aumentaría que es lo que se observa. Esto se debería a que con el tiempo, las regiones más densas atraen más materia hacia ellas por gravedad y vacían incluso más las regiones menos densas. Este proceso, de hecho, ya promovió en el pasado la formación de galaxias y cúmulos de galaxias con grandes vacíos entre ellos.
Aunque la velocidad de expansión se reduce más y más en las regiones densas, estas regiones terminan siendo menos importantes en la expansión del Universo en su conjunto, porque representan un porcentaje en volumen cada vez menor.
En los vacíos, sin embargo, la expansión continúa y terminan siendo cada vez más grandes y representando gran parte del volumen total del Universo.
Como la influencia de las regiones densas declina, el ritmo de expansión promedio del Universo aumenta aunque no haya una fuerza repulsiva extra representada por la energía oscura.
Rasanen encuentra esta explicación muy plausible, pero otros como Niayesh Afshordi del Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics creen que está equivocada.
Según los críticos las diferencias de densidad deberían de ser muy pronunciadas a escalas de diez mil o un millón de años luz para que el efecto se notara. Y las medidas indican que las diferencias de densidad son de sólo un 0,001% a esas escalas
Pero según Rasanen en los mapas 3D de distribución de galaxias como el 2-degree Field Galaxy Redshift Survey se muestran diferencias de cerca del 20% que son suficientes para sustentar su teoría.
Rasanen admite que su modelo teórico es muy simple, pero argumenta que hasta que no se esté seguro no se puede afirmar que la expansión extra se deba a una energía oscura.
Según él, si las diferencias de densidad tienen una influencia sobre la expansión del Universo, entonces las futuras medidas de la expansión basadas en explosiones de supernovas deberán de mostrar diferentes ritmos de expansión según la dirección en la que se mida.
Si este investigador tiene razón a los cosmólogos actuales les habría pasado como a Einstein y su famosa “mayor metedura de pata” con la constante cosmológica, que aparece y desaparece según las necesidades.

Fuente: New Scientist.
Referencias:
Accelerated expansion from structure formation.
Cosmological acceleration from structure formation.

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

  1. emilio:

    Hola,
    Me gustaría que alguien me pudiera aclarar una duda que tengo desde hace me “corroe”.
    Estoy seguro que para un astrónomo o físico será una duda infantil, pero es mi duda
    Si las galaxias se alejan del centro y están aceleradas ¿Significa que -si no hay nada “materia oscura” que las frene- aumentarán su velocidad constantemente hasta llegar a velocidades próximas a la luz?
    Si esto sucediese -cosa que dudo- y llegasen a igualar o estuviesen muy cercanas a la velocidad de la luz ¿su masa sería infinita o casi?
    Si sucediese eso, ¿la fuerza de gravedad sería “infinita”?
    Si esto pasase ¿podría suceder que las galaxias se atrajesen “infinitamente” y se produjese un Big-Crunch “inmediatamente” y vuelta a empezar el universo?
    Otra duda que verdaderamente me corroe es:
    Imaginemos la galaxia más lejana (más que la de Star Wars), la que más cerca del “limite” del universo se encuentre.
    Esta galaxia emite luz (energías varias) a una velocidad mayor que la de traslación de la galaxia.
    Es decir, ¿existe una energía que “escapa” al límite del universo y penetra en la “nada”, o el límite del universo es donde deja de haber esta energía emitida?
    Siento lo ofensivo que mis dudas puedan ser a esta hora del viernes, pero aprovecho que la energía oscura existe sí/no/quizás para ver que otros, a su nivel, también hacen cosas ofensivas.

    Un saludo!

  2. NeoFronteras:

    Primero aclaremos unos pequeños malentendidos cosmológicos.
    No hay que imaginar el Big Bang como una explosión similar a una bomba que sucede en un espacio vacío preexistente. En el modelo clásico de Big-Bang la materia, la energía, el espacio y el tiempo fueron creados a la vez. No hubo un antes, porque el tiempo no existía antes, no hubo un espacio vacío porque el propio espacio fue creado en ese momento.
    De hecho, y saltándonos la inflación para ser breves, el Big Bang puede considerarse como una expansión súbita de espacio, y que a la vez fue rellenando ese espacio que surgía con materia y energía. La expansión del Universo es la expansión del espacio que contiene. Las galaxias casi (ejercen atracción gravitatoria y tienden a formar cúmulos) no se mueven en ese espacio, es el espacio que hay entre ellas el que se expande y a nuestros ojos nos parece que todas se alejan de nosotros. No hay centro de expansión y por tanto no hay centro del Universo. Es como un Plum Cake que está horneándose y en donde la masa es el espacio en expansión y las pasas son las galaxias. No es un petardo rodeado de pasas al que hacemos explotar.
    Nosotros, eso sí, vivimos en el centro del Universo visible, es decir la parte de Universo que vemos, que es una burbuja del Universo con radio igual a la distancia que ha recorrido la luz desde el Big Bang. En un modelo estándar de expansión, y si esperamos el tiempo suficiente, esa burbuja se hace más grande a nuestros ojos porque a la luz le da tiempo recorrer más distancia. Cada punto del Universo será centro de una de esas burbujas.
    Aunque el Universo sea infinito, sólo podemos observar un trozo de él, pues el Universo no es infinito en el tiempo hacía el pasado, pero puede ser infinito en tamaño aunque sólo veamos un trozo de él. Por tanto no hay bordes. Incluso si no fuese infinito sería ilimitado y tampoco habría bordes. Estos conceptos tienen que ver con la geometría del Universo y según la relatividad general se puede calcular dicha geometría si sabemos cuánta masa hay. Todo indica que el Universo tiene poca masa y que se expande cada vez más y por tanto su geometría (de las varias posibles) pertenecerá a un Universo infinito en el espacio.
    La velocidad de recesión de las galaxias no es una velocidad real sobre el espacio, es una medida de cuánto se expande el espacio entre una galaxia dada y nosotros. A más espacio que medie mayor expansión, que puede ser medida con unidades de velocidad (Km/s si se desea). La relatividad general es capaz de describir todo esto muy bien. Incluso hay galaxias que tienen una velocidad de recesión igual o mayor que la de la luz, y esto no supone ningún problema.
    Ahora vayamos a la relatividad especial. Un objeto que se mueva dentro de un espacio a una velocidad relativista no aumenta su masa. Por desgracia para explicar el hecho de que un objeto ofrece cada vez más resistencia a aumentar dicha velocidad relativista se introdujo un concepto de “masa” que permitía utilizar la formulación habitual.
    La masa real no aumenta con la velocidad. Si fuese así una bomba atómica lanzada a velocidad relativista emitiría más energía al transformar masa en energía que esa misma bomba explotada en reposo. Una estrella que se mueve rápido emite la misma energía que otra estrella idéntica que esté en reposo. No se puede extraer energía gratis con este método. Y por su puesto la fuerza de gravedad es la misma porque la masa es la misma.
    Las velocidades de recesión tampoco son velocidades “normales” así que ni por esas tampoco sucedería lo que dice.
    En cuanto a lo del borde del Universo y teniendo en cuenta lo dicho anteriormente podemos decir que no podemos ver estrellas al borde del Universo visible. En ese borde vemos el Big Bang, o más concretamente el límite de recombinación que se dio 400.000 años después del mismo, que es cuando el Universo se tornó transparente. En esa época no había estrellas ni galaxias. Si de algún modo podemos definir ese punto, para otros observadores de otras épocas les parecerá que ahí hay una galaxia normal y que ni siquiera está al borde de nada.
    Para algún observador nosotros seremos el borde de Universo en su Universo visible y por tanto todavía seremos un gas ultracaliente que no ha evolucionado, viéndonos como éramos hace 13.000 millones de años. Para distintos observadores viviremos en una galaxia en distintos estadios de evolución. Lo bonito de la Astrofísica o de la Cosmología es que podemos ver directamente el pasado del Universo. No hace falta suponer cómo era, simplemente hay que apuntar lo suficientemente lejos los telescopios.

    Espero que estas aclaraciones ayuden a los lectores con estas dudas

  3. guadalupe:

    Hola bueno quería sacarme una duda si alguien me pudiera ayudar y me pudiera decir ¿que diferencia existe entre el recorrido de la materia y el de la energía por favor el que sepa que se comunique conmigo, lo necesito urgente.

    yo_lo_mas_07_@hotmail.com

    Muchísimas gracias nos vemos

  4. Luis Alberto Cao:

    Ya que me permiten daré mi visión personal del universo:
    El universo es un cubo de muchísimos cubitos. En el BigaBang un cubo gigante contenía energía y densidad del espacio. Luego se se dividió en 3x3x3 cubitos, creando un cubo de Rubik en un proceso fractal. Así repetimos y cada cubito se vuelve a dividir.
    Por eso moverse es cambiar de casilla y cuando el universo se expande no cambiamos de casilla, se divide la nuestra y quedamos en la central. Si estuvieras al borde del cubo no verías la nada, verías la casilla opuesta, y con un solo paso recorrerías el universo entero en el tiempo que te toma de cambiar de casilla.
    Aquí sí hay un centro del universo aunque no lo parezca, y es el cubo primigenio, Aunque como éste se dividió podríamos decir que el centro son todos. En otras palabras el universo es una matriz donde cada elemento genera otra matriz cúbica y es lo que nos da la sensación de expansión. Dentro de cada casilla hay X densidad del espacio y puede que X cuantos de energía.
    Más información sobre esta teoría en mi Web.

  5. NeoFronteras:

    Obviamente supondremos que es una broma.

  6. Luis Alberto Cao:

    Computacionalmente, no lo es.

  7. Ramon Marquès:

    El comentario de Luis Alberto Cao no me parece ninguna broma. Cuando dice que el Universo es como una matriz donde cada elemento engendra otra matriz me parece que algo así podría suceder en la realidad de un espacio vibratorio en expansión (o sea la energía oscura). Aunque en vez de cubitos mejor esferas, claro. Ramon Marquès

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