¿Alguien puede explicar el razonamiento detrás de la teoría “Big Rip” del fin del Universo?

El escenario Big Rip se basa en la física especulativa que no está cerca de ser aceptada, pero tampoco está descartada por las observaciones.

Esto es lo que sabemos: el universo está dominado por la energía oscura. Si la energía oscura es algún tipo de fluido, representa aproximadamente el 70% de la densidad de energía del universo. Lo único que sabemos con gran certeza es que la energía oscura se comporta como un fluido con un estado de ecuación [matemática] <-1/3 [/ matemática]. Técnicamente, la ecuación de estado es la relación de presión a densidad de energía, pero en realidad solo mide cómo un fluido influye en la expansión cósmica. Cuanto más negativa es la ecuación de estado, mayor es la aceleración cósmica.

Un candidato popular para la energía oscura es la llamada “constante cosmológica”. Esto corresponde a una ecuación de estado de [matemáticas] -1 [/ matemáticas]. Como su nombre lo indica, esta versión de la energía oscura tiene una densidad de energía constante y, por lo tanto, es la posibilidad más simple. También parece estar de acuerdo con las observaciones actuales.

Los escenarios de grandes rasgaduras sugieren que la ecuación de estado de energía oscura es [matemática] <-1 [/ matemática]. Los datos no lo descartan porque la ecuación de estado está poco limitada. Además, hay algunos modelos de energía oscura que sugieren que la ecuación de estado es dinámica, lo que significa que puede tratarse de [matemáticas] -1 [/ matemáticas] hoy, pero puede caer a, digamos, [matemáticas] -2 [/ matemáticas] en unos pocos miles de millones de años.

Ahora, ¿qué tiene que ver todo este mumbo jumbo con el gran desgarro? Resulta que una ecuación de estado de [matemáticas] -1 [/ matemáticas] corresponde a una expansión exponencial. Esto significa que las cosas que están unidas hoy por la gravedad o el pegamento de Elmer permanecerán unidas mañana, pero las cosas que no están unidas eventualmente se separarán. Si la ecuación de estado es menor que [matemática] -1 [/ matemática], entonces las cosas que están vinculadas hoy, eventualmente pueden desgarrarse. Esto se debe a que la expansión es más rápida que exponencial. De hecho, si la ecuación de estado se mantiene por debajo de [matemáticas] -1 [/ matemáticas], la tasa de expansión irá al infinito en algún momento finito. Desafortunadamente, no tenemos idea de cuándo (si) esto va a suceder, debido a la gran cantidad de modelos de energía oscura que están de acuerdo con los datos. Si el modelo cosmológico constante continúa mostrando acuerdo con los datos, eventualmente tendremos bastante confianza en que el universo llegará a una muerte mucho más pacífica.

Desde la década de 1920, sabíamos que el universo se estaba expandiendo. Siempre se supuso que esta expansión se estaba desacelerando: la cuestión era si terminaría con una muerte por calor estático o si la gravedad lo haría retroceder a un gran colapso.

Los astrónomos midieron el brillo de las supernovas de tipo Ia en galaxias distantes, con la esperanza de descubrir si la muerte por calor o el colapso eran ciertos. Esto dependía de la cantidad de expansión que se desacelerara. Inesperadamente, descubrieron que la expansión en realidad se estaba acelerando. O bien, que las supernovas de Tipo Ia habían sido diferentes en el pasado, cualquiera de estas cosas era posible.

Esto sucedió en 1998 y 1999. El trabajo desde entonces parece confirmar que el universo se está expandiendo, y se ha sugerido algo llamado Energía Oscura para explicarlo. (Esto es distinto de Dark Matter, necesario para explicar los movimientos de las galaxias, con una Ley de Gravedad revisada como una posible alternativa).

Tratando de darle sentido a Dark Energy, algunos teóricos sugirieron que algún día se volvería dominante. Se cree que las galaxias de nuestro Grupo Local y el Supercúmulo Galáctico se unen bajo la fuerza de la gravedad y se mantendrían juntas incluso mientras se alejaran de otros Supercúmulos Galácticos. Es posible que la Energía Oscura algún día se vuelva tan dominante que separe primero los Supercúmulos Galácticos, luego las galaxias y finalmente la materia ordinaria.

Todo es muy especulativo. El universo ha existido durante más de trece mil millones de años, por lo que es poco probable que sufra un desastre en los próximos millones de años. Lo cual sería suficiente tiempo para que los humanos sepan cómo hacer frente a tales cosas y posiblemente incluso migrar a otros universos, si existen.

También podría resultar estar todo mal. Una teoría de la gravedad modificada podría explicarlo todo y mostrar que no hay posibilidad de Big Rip. Recuerde que todavía no hay una combinación satisfactoria de mecánica cuántica y relatividad general. Todos los intentos de reunirlos han producido hasta ahora predicciones que obviamente son incorrectas.