Sigue siendo una pregunta abierta. La pregunta se responde por cómo la tasa de Hubble, que es la derivada logarítmica (tasa de cambio del factor de escala) evoluciona con el tiempo en el futuro. Eso se rige por la contribución dominante a la densidad de energía, que en el pasado reciente y en el futuro previsible, es lo que los cosmólogos llaman Energía Oscura. Como realmente no sabemos qué es Dark Energy, no podemos hacer ninguna afirmación definitiva sobre cómo evolucionará.
Algunas matemáticas para explicar cómo puede ocurrir cada posibilidad. La tasa de Hubble se describe mediante la ecuación de Friedmann, que se deriva de las ecuaciones de Einstein o, con algunas ondas manuales, la gravedad newtoniana. La ecuación es
[matemáticas] H ^ 2 = \ frac {1} {a ^ 2} \ left (\ frac {da} {dt} \ right) ^ 2 = \ frac {\ rho} {3 M_p ^ 2} [/ math] ,
donde [math] M_p = \ frac {1} {\ sqrt {8 \ pi G}} [/ math] es la masa de Planck, y [math] a = a (t) [/ math] es el factor de escala que dice cómo mucho el universo se ha expandido en el tiempo [matemáticas] t [/ matemáticas], normalmente normalizado de modo que hoy
[matemáticas] a (t_0) = 0 [/ matemáticas]. La situación física está contenida en la densidad [matemática] \ rho [/ matemática], y en particular cómo evoluciona con el tiempo, o factor de escala [matemática] a [/ matemática]. Nos concentraremos en densidades que evolucionan como una ley de potencia con [math] a [/ math], de modo que [math] \ rho = \ rho_0 a ^ n [/ math].
Caso 1: constante cosmológica
Como cabría esperar para una constante, [matemática] n = 0 [/ matemática], entonces [matemática] \ rho = \ rho_0 [/ matemática]. En este caso, [math] H = \ sqrt {H ^ 2} \ propto \ sqrt {\ rho_0} [/ math] también es constante. Entonces, la tasa de Hubble no cambia; Esto se conoce como espacio de Sitter, y corresponde a una muerte lenta por calor al universo. Las observaciones actuales son totalmente consistentes con esto, pero permiten otras opciones.
Caso 2: Big Rip
Podría ser que Dark Energy evoluciona a medida que algo de potencia [matemática] n> 0: [/ matemática] en este caso, la densidad aumenta con el tiempo. En este caso, la tasa de Hubble, la tasa de expansión, crece a medida que aumenta el tiempo y, con el tiempo, se vuelve infinita. Esto significa que en algún momento la expansión universal vence a todas las demás fuerzas y todo se ‘desgarra’.
Caso 3: Big Crunch
OK, entonces también podemos considerar algo de potencia [matemática] n <0. [/ Matemática] Resulta que en este caso las cosas se complican, porque (a) si evolucionara constantemente con [matemática] n <0 [/ matemática] , la densidad de Energía Oscura nunca se habría convertido en la contribución dominante a la densidad total. Ignoremos eso, y digamos por alguna razón que es constante hasta algún punto en el futuro, cuando comienza a evolucionar con [math] n <0 [/ math]. Si ese poder es menor que [matemática] n = -2 [/ matemática], entonces la contribución dominante en algún punto será el término de curvatura , que va como [matemática] n = -2 [/ matemática] (a menos que, para algunos razón desconocida, la curvatura es cero). Lo curioso del término de curvatura es que, a diferencia de otras densidades, puede contribuir tanto positiva como negativamente. Y si contribuye negativamente, entonces la tasa de Hubble cambiará de signo y, en lugar de expandirse, el universo comenzará a contraerse. Esto se conoce como una gran crisis. También podría contribuir positivamente, lo cual es más aburrido.
- Según tengo entendido, la posibilidad de ser golpeado por un rayo cósmico real es muy pequeña, pero ¿qué pasaría si lo hicieras?
- A medida que el universo se expande, ¿los humanos también se expanden, ya que también son parte del universo?
- ¿Puedes contar algunos hechos asombrosos sobre el universo?
- Si los científicos pueden crear condiciones como las que existieron justo después del Big Bang, ¿por qué no pueden crear un universo en sí mismo?
- ¿Es un agujero negro un vacío?
