Dado que la pregunta no tiene en cuenta el destino final del universo, sino la teoría con la que debe determinarse este destino, es fácil decir que este es obviamente el “modelo estándar” de cosmología basado en la relatividad general, es decir, el Lambda. MDL [1].
En general, lo que generalmente se hace en cosmología es construir un modelo matemático de acuerdo con la relatividad general (derivada del sistema de las diez ecuaciones de campo de Einstein) que respeta ciertas propiedades observadas a lo largo de la historia del universo y que se supone que son generalmente válido.
Este modelo, que hasta ahora ha sido capaz de explicar una serie de fenómenos dispares, como la existencia de radiación cósmica fundamental, la nucleosíntesis primordial, la expansión acelerada del universo y su estructura a gran escala combina esencialmente el Friedmann-Lemaître-Robertson- Walker metric (FLRW de ahora en adelante, que constituye un conjunto de propiedades geométricas diferenciales válidas para el tipo de espacio matemático utilizado para describir el espacio-tiempo relativista general, que es una variedad pseudoriemanniana) con las ecuaciones de campo de Einstein [2], a través de las cuales la dependencia del tiempo del factor de escala FLRW (que describe la expansión del universo) se deriva de las ecuaciones de Friedmann.
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Para responder a la pregunta, es necesario distinguir entre la geometría global y la geometría local del universo: la primera define topológicamente la variedad que representa formalmente la estructura de todo el universo (en algunos modelos, por ejemplo, es un 3- esfera ), el segundo es el parámetro que determina localmente la curvatura del espacio-tiempo (existen teoremas globales a locales y viceversa que establecen las relaciones necesarias entre una estructura global y una local como la de Thurston, pero no son de interés en la presente discusión).
Este último surge en el modelo FLRW como el parámetro de densidad [matemática] Ω [/ matemática] (que representa la densidad promedio del universo dividido por la densidad de su energía crítica), y su valor determina el destino final del universo:
- Un valor negativo implica una curvatura hiperbólica del espacio-tiempo (con una geometría local hiperbólica en la que la suma de los ángulos internos de un triángulo es inferior a 180 °) y una “muerte térmica” del universo (la Gran Congelación) o una “lágrima”. “del espacio-tiempo mismo (el Big Rip) dependiendo de la aceleración de la expansión;
- Un valor positivo implica una curvatura elíptica (con una geometría local elíptica en la que la suma de los ángulos internos de un triángulo es mayor que 180 °) y una consiguiente inversión de expansión hasta que el universo alcance otra “singularidad” hipotética como el Big Bang ( en este caso, el Big Crunch);
- Un valor nulo implica una curvatura plana (con una geometría euclidiana local, en la que se sabe que la suma de los ángulos internos de un triángulo es 180 °); aún así, el destino final depende de la aceleración de la expansión, que en un caso puede detenerse y conducir a un universo estático (que tiene un valor nulo de expansión y contracción), en el otro implica los destinos antes mencionados predichos por el valor negativo del parámetro.
Omití deliberadamente toda la charla sobre el vacío metaestable en la teoría de campo cuántico del Modelo Estándar, ya que además de ser muy complejo (por lo tanto, requiere una explicación larga) no proporciona detalles precisos de ningún otro destino final del universo (a través de la transición del Campo de Higgs de un estado de falso vacío a uno de “verdadero vacío”).
En cualquier caso, a pesar del hecho de que la física actual aún está lejos de poder dar una respuesta definitiva, la mayoría de los datos experimentales recopilados hasta el momento sugieren que nuestro universo no colapsará, que su curvatura local es plana y respeta (al menos a grandes escalas) las condiciones del principio cosmológico , a saber, la homogeneidad y la isotropía [3].
Notas al pie
[1] Modelo Lambda-CDM – Wikipedia
[2] http://www1.na.infn.it/~astropar…
[3] http://www.as.utexas.edu/astrono…
