El Universo se está expandiendo y esa expansión se está acelerando, según los mejores datos que tenemos.
El problema para los científicos es explicar qué impulsa esa aceleración y si la explicación más simple todavía se ajusta a cada nueva medición.
La energía oscura es una explicación que se ha propuesto: es más un nombre para el componente desconocido detrás de la expansión acelerada del Universo que una solución.
En el modelo cosmológico estándar, la energía oscura representa aproximadamente el 68 por ciento de la densidad de energía del Universo. Sin embargo, las cifras todavía no concuerdan con la teoría cuántica de campos.
En un nuevo artículo publicado en Physical Review D, el físico Savvas Koushiappas de la Universidad de Brown (EE.UU.) propone que parte del comportamiento normalmente atribuido a la energía oscura podría surgir de una modificación cuántica de la geometría del propio Universo.
Koushiappas propone que esta expansión acelerada está siendo impulsada por la forma en que está formado el Universo; simplemente lo hemos estado viendo mal.
En su modelo, el tamaño y la tasa de expansión del Universo no pueden especificarse con precisión al mismo tiempo. Esa incertidumbre propuesta cambia las ecuaciones que usan los cosmólogos para describir la expansión, cambiando la forma en que la tasa de expansión evoluciona con el tiempo.
“En esta imagen, la expansión acelerada del Universo tardío puede ser la huella macroscópica de una incertidumbre cuántica irreductible al conocer simultáneamente el tamaño y la tasa de expansión del Universo”, escribe Koushiappas en su artículo publicado.
Koushiappas luego recurre a la gravedad cuántica para lograr que todo encaje de manera satisfactoria.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>La gravedad cuántica es un campo que los físicos teóricos han estado explorando para hacer que la teoría general de la relatividad combine bien con la mecánica cuántica.
La relatividad general describe muy bien la gravedad y la estructura a gran escala del espacio-tiempo, mientras que la mecánica cuántica describe el comportamiento de la materia y la luz, normalmente a escalas microscópicas.
Combinar los dos de manera consistente sigue siendo uno de los principales problemas sin resolver en física.
La incertidumbre sobre conocer simultáneamente el tamaño y la tasa de expansión del Universo es en realidad una regla cuántica clásica, pero aquí Koushiappas propone aplicarla a la escala de todo lo que existe.
“En este marco, la aceleración cósmica aparece como la huella macroscópica de la gravedad cuántica en el horizonte cosmológico”, escribe Koushiappas.
En otras palabras, la aceleración de la expansión del Universo podría llevar una firma de la física gravitacional cuántica, en lugar de requerir que todo el comportamiento observado provenga de la energía oscura.
Fundamentalmente, Koushiappas sostiene que la escala cuántica relevante podría extenderse hasta el borde del Universo desde donde podemos observar la luz (el horizonte cosmológico).
Si el modelo es correcto, podría dar a los astrónomos una firma observable de la física gravitacional cuántica en la historia de la expansión del Universo, en lugar de un concepto abstracto.
Podría cambiar lo que los físicos entienden por energía oscura, trasladando parte de la explicación de un componente material desconocido a una geometría cósmica modificada.
Koushiappas también describe una configuración alternativa de su modelo, una que resuelve algunas de las áreas alrededor del Big Bang donde las reglas de la relatividad general fallan. Según la nueva propuesta, nuestro Universo no comenzaría desde un punto de densidad infinita, sino más bien a partir del rebote de un Universo anterior en contracción.
Sin embargo, en la versión más simple del artículo, estos resultados requieren diferentes elecciones del exponente clave del modelo: los valores positivos alteran la expansión tardía de una manera que se comporta como energía oscura en evolución, mientras que valores suficientemente negativos pueden reemplazar la singularidad del Big Bang con un rebote.
Se trata de soluciones importantes para problemas importantes, pero Koushiappas admite que este nuevo enfoque tampoco lo une todo claramente. Quedan inconsistencias y preguntas abiertas.
Relacionado: La materia oscura puede tener una fuerza adicional secreta que no funciona como esperamos
Otros cálculos y, en particular, nuevas observaciones del espacio profundo deberían ayudar a poner a prueba estas nuevas ideas. Los estudios de DESI, Euclid y el Observatorio Vera C. Rubin podrían ajustar las mediciones de la historia de la expansión lo suficiente como para aprender más.
Esta y otras observaciones ciertamente han planteado preguntas intrigantes sobre si el modelo cosmológico estándar más simple captura toda la historia de la expansión.
“Parece que la historia de expansión que estamos midiendo ahora no es consistente con la teoría más simple que tenemos”, escribe Koushiappas.
La investigación ha sido publicada en Physical Review D.
Este artículo fue verificado por Rebecca Dyer y editado por Rebecca Dyer. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.