Matemáticos explican la aceleración cósmica sin considerar a la energía oscura

La "energía oscura", una fuerza misteriosa que contrarresta la gravedad, se ha propuesto para explicar por qué el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado
Wikimedia Commons

Desde el descubrimiento de la expansión acelerada del universo en 1990, los cosmólogos han explicado este fenómeno con la presencia de la energía oscura. Esto podría cambiar pronto ya que tres matemáticos han conseguido llegar a una explicación diferente, sin considerar esta energía. Son las propias ecuaciones de Einstein que predicen la aceleración cósmica debido a una inestabilidad, argumentan en el estudio publicado en Proceedings of the Royal Society A.

Un poco de historia

Poco tiempo después de que el famoso físico Albert Einstein publicara su Relatividad General en 1915, para describir el comportamiento de la gravedad, incluyó un factor en las ecuaciones al que le llamó constante cosmológica. La función que desempeñaba este factor en ese entonces era la de equilibrar la atracción gravitatoria y garantizar un universo estático. Años más tarde, y debido al descubrimiento en 1929 de que el universo se expande, Einstein llamó a su propia constante el “mayor error” de su carrera.  

Años más tarde, los cosmólogos modernos empezaron a abordar temas como la aceleración cósmica y la energía oscura. Fue entonces cuando sacaron nuevamente a la luz a la ya olvidada constante cosmológica y la usaron como una intercambiable de la energía oscura.

No todos estaban de acuerdo

Esta explicación no les bastó a los matemáticos Blake Temple y Zeke Vogler de la Universidad de california y Joel Smoller de la Universidad de Michigan. "Nos propusimos encontrar la mejor explicación que pudiéramos para la aceleración anómala de las galaxias dentro de la teoría original de Einstein sin energía oscura", declaró Temple.

Para Temple, la teoría original de la Relatividad General nos ha dado predicciones correctas en muchos contextos. No hay una razón suficientemente fuerte, según él, para agregar un factor (energía oscura o constante cosmológica) a ecuaciones que ya parecen correctas. El matemático sostiene que la idea de un universo con galaxias en expansión uniforme es incorrecta porque esa configuración es inestable.

Una solución sin energía oscura

Los modelos cosmológicos parten de un “Universo de Friedmann”, el cual asume que toda la materia se está expandiendo pero se distribuye uniformemente en el espacio en todo momento. Este espacio de Friendmann es realmente inestable, cualquier perturbación, por ejemplo, si la densidad de la materia es un poco más baja que la media, la empuja a un universo en aceleración.

Temple nos da un ejemplo claro: un péndulo físico. Cuando el péndulo está colgando en su punto más bajo, está en equilibrio. Ahora gira el péndulo en dirección opuesta, hacia arriba. El péndulo mantendrá el equilibrio si está correctamente centrado, pero cualquier ráfaga de viento lo moverá (teniendo en cuenta cero fricciones).

Esto solo nos dice que no deberíamos enfocarnos en medir un universo de Friedmann porque es inestable. En cambio, lo que deberíamos medir son los espacio-tiempos locales que aceleran con mayor rapidez. Sorprendentemente, los espacio-tiempos locales creados por esta misma inestabilidad muestran la misma gama de aceleraciones cósmicas que se obtienen en las teorías que sí consideran la energía oscura.

Lo que demuestra esto es que la aceleración de las galaxias pudo haber sido predicha con la ecuación original de la Relatividad General sin recurrir a la constante cosmológica o energía oscura. "Las matemáticas no son controvertidas, la inestabilidad no es controvertida", dijo Temple. "Lo que no sabemos es que nuestra galaxia, la Vía Láctea, se encontraría cerca del centro de una gran zona de baja densidad de materia en el universo”.

Los últimos estudios en cosmología están haciendo noticia, hace poco se dudaba de sobre la energía oscura gracias a un análisis de supernovas e incluso se ponía en tela de juicio la existencia de del Big Bang.

 

Adrian Díaz
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