La energía oscura es … bueno, no sabemos qué es. Por lo tanto, es solo una etiqueta conveniente que usamos para describir nuestra ignorancia. Solo hay una cosa que sabemos sobre la energía oscura: su llamada ecuación de estado.
Para los cosmólogos, la ecuación es que el estado es realmente solo un número, generalmente entre -1 y +1. Este número es la relación de dos cantidades: presión y densidad de energía. Cuando lo resuelve, la presión (fuerza dividida por área) y la densidad de energía (energía, que es fuerza por distancia, dividida por volumen, que es área por distancia) tienen las mismas unidades de medida, por lo que su relación es un número sin unidades (una llamada relación adimensional). Por lo tanto, su valor no depende de qué sistema de unidades de medida se esté utilizando.
Para la mayoría de las cosas ordinarias, la ecuación de estado, denotada por una w minúscula, es un número positivo muy pequeño, digamos, una billonésima o una billonésima parte. Para cosas que están tan calientes, sus partículas constituyentes rebotan a casi la velocidad de la luz, w = +1/3.
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Pero para la energía oscura, la presión es negativa. Y no solo es negativo, es enorme: w = -1.
Para cosas con presión positiva, la autogravitación comprime esas cosas; el trabajo aumenta la presión del objeto resultante. Pero para cosas con presión negativa, la gravedad funciona exactamente al revés: hace que el objeto se expanda. (No es tan extraño como parece al principio … después de todo, las burbujas en el mar también se elevan debido a la gravedad).
Entonces, cuando digo que la gravedad funciona … ¿qué hace exactamente? Bueno, sorpresa … crea más energía oscura. Lo que significa que a medida que la energía oscura se expande bajo su propia gravedad, su densidad de energía, de hecho, permanece constante, porque se crea suficiente energía oscura nueva a partir del trabajo realizado por la gravedad.
Esta es la razón por la cual la energía oscura hace que el universo se acelere: a medida que el universo se expande, la expansión alcanza un punto donde la energía oscura sigue siendo el componente dominante, ya que todo lo demás se diluye. Una vez que eso sucede, la energía oscura hace que la expansión se acelere, y su densidad de energía sigue siendo constante, por lo que la aceleración continúa para siempre.
Entonces, en respuesta a la pregunta, entonces, esta es: la densidad de energía de la energía oscura siempre permanece constante a medida que el universo se expande, por lo que si observa un volumen dado, a medida que se expande al doble de su lado, la energía oscura contenida en el interior se duplicará también.
Como dije al principio, no sabemos qué es la energía oscura. Pero tenemos algunos candidatos: cosas reales que tienen la misma ecuación de estado, w = -1, y por lo tanto se comportan como esta energía oscura hipotética. Un posible candidato es la llamada constante cosmológica, que se comporta matemáticamente en las ecuaciones al igual que la energía oscura. Otra posibilidad es la energía de vacío, excepto que la densidad de energía de la energía de vacío es supuestamente muchas docenas de órdenes de magnitud más alta que la de la energía oscura, y esta discrepancia (el llamado problema constante cosmológico) sigue sin resolverse. Otra posibilidad más es la autoenergía potencial asociada con un llamado campo escalar. Estos tres se comportan como la energía oscura, ya que su densidad de energía permanece constante a medida que el universo se expande.
