¿Por qué es constante la densidad de la energía oscura en el universo?

A principios de la década de 1990, una cosa era bastante segura acerca de la expansión del Universo: podría tener suficiente densidad de energía para detener su expansión y su colapso. O, en otro pensamiento, podría tener tan poca densidad de energía que nunca dejaría de expandirse, sin embargo, la gravedad seguramente ralentizaría la expansión a medida que pasara el tiempo, llevándolo a un punto de parada y, finalmente, al proceso de reversión.

En otras palabras: se daba por sentado que la expansión, un día, ralentizaría y revertiría su ritmo, haciendo que el universo colapsara sobre sí mismo, probablemente dando a luz a otro “Big Bang” (en un círculo vicioso de expansión y retracción eterna) )

Sin embargo, la desaceleración no se había observado, pero, en teoría, el Universo tuvo que disminuir. Era innegable que el Universo está lleno de materia y que la fuerza atractiva de la gravedad une toda la materia … ¡Ningún científico argumentaría en contra de eso!

Luego, en 1998, las observaciones del Telescopio Espacial Hubble (HST) de supernovas muy distantes mostraron que, hace mucho tiempo, el Universo se estaba expandiendo más lentamente de lo que es hoy. Entonces, la expansión del Universo no se ha desacelerado debido a la gravedad, como todos pensaban, se ha acelerado. Nadie esperaba esto, nadie sabía cómo explicarlo. Pero algo lo estaba causando.

Finalmente, los teóricos llegaron a tres tipos de explicaciones. Tal vez fue el resultado de una versión descartada por mucho tiempo de la teoría de la gravedad de Einstein, una que contenía lo que él llamó “constante cosmológica”. Quizás había algún tipo extraño de fluido energético que llenaba el espacio. Tal vez hay algo mal con la teoría de la gravedad de Einstein y una nueva teoría podría incluir algún tipo de campo que cree esta aceleración cósmica … ¡La discusión estaba (y todavía está) abierta!

Incluso hoy en día, los teóricos aún no saben cuál es la explicación correcta, pero le han dado un nombre a la solución. Se llama energía oscura .

Entonces, la respuesta a su pregunta es:

Por gracioso que parezca, la explicación más ampliamente aceptada para Dark Energy es que simplemente es una propiedad del espacio en sí , y como tal no se diluirá a medida que el espacio se expanda. A medida que surja más espacio, más de esta energía del espacio simplemente … ¡aparecerá! Como resultado, esta forma de energía haría que el Universo se expanda más y más rápido, ¡para siempre!

Se desconoce más de lo que se sabe sobre Dark Energy (o su primo, Dark Matter ). Sabemos cuánta energía oscura hay porque sabemos cómo afecta a la expansión del universo. Aparte de eso, es un completo misterio. Pero es un misterio importante.

Al ajustar un modelo teórico de la composición del Universo al conjunto combinado de observaciones cosmológicas, los científicos han llegado a la composición de que aproximadamente el 68% del Universo es Energía Oscura . La materia oscura representa alrededor del 27%. El resto, todo en la Tierra, todo lo que se haya observado con todos nuestros instrumentos, toda la materia normal , suma menos del 5% del Universo.

En este punto, en el esfuerzo por avanzar con nuevas teorías, los científicos deben decidir (o probar) entre las tres posibilidades de Energía Oscura más aceptadas (o más discutidas):

  1. ¿Es una propiedad del espacio, algo que simplemente se “manifiesta” cuando se crea un nuevo espacio?
  2. ¿Es un nuevo “fluido dinámico”, un medio donde existe el espacio mismo?
  3. ¿O tal vez necesitamos a alguien que proponga una nueva “teoría de la gravedad”?

Bueno, eso es exactamente donde estamos ahora sobre este tema: en la ” Zona Oscura ” sobre Energía Oscura y Materia Oscura .

Los científicos necesitan más datos, se pierden más (y mejores) datos. En este punto, solo estamos rascando lo básico, como un niño que aprende la primaria de Matemáticas … 2 + 2 =?

Solo como información complementaria:

Con respecto a la “versión descartada de la teoría de la gravedad ” de Albert Einstein antes mencionada, fue de hecho la primera persona en darse cuenta de que el espacio vacío no es “nada” (no está vacío). Él entendió que el espacio tiene propiedades asombrosas, muchas de las cuales apenas comenzamos a entender.

Luego, al escribir sus teorías, la primera propiedad que descubrió Einstein es que era posible que existiera más espacio. ¡Y tenía razón! Pero en ese momento Einstein estaba convencido de que el universo era estático, luego tuvo que agregar un nuevo término para detener la propiedad de expansión, que era la ” constante cosmológica “.

Curiosamente, esta versión de la teoría de la gravedad de Einstein, con esta “constante cosmológica”, implicaba una segunda predicción: el “espacio vacío” posee su propia energía (ahora llamada ” Energía Oscura “). Fundamentalmente, Einstein propuso la “constante cosmológica” como una ” solución ” matemática a la teoría de la relatividad general (que, en su forma más simple, predice que el universo debe expandirse o contraerse), pero su teoría no necesitaba solución, ya que era originalmente explicando la expansión, simplemente no prediciendo la presencia de ” Dark Matter “.

Fue un matemático ruso llamado Friedmann quien se dio cuenta de que la ” constante cosmológica ” era una solución inestable y propuso un modelo de universo en expansión (ahora llamado la teoría del Big Bang ). Después de eso, cuando el estudio de Hubble de galaxias cercanas confirmó que el universo se estaba expandiendo, Einstein lamentó haber modificado su elegante teoría y señaló que la ” constante cosmológica ” era su “mayor error”, y esa versión de su teoría de la gravedad fue descartada.

¿Por qué es constante? Realmente no lo sabemos, pero las mediciones del fondo cósmico de microondas y otras mediciones parecen indicar que no hay cambio en su valor con la edad del universo .

Además, parece coincidir estrechamente con una simple explicación cosmológica constante para la cual la presión es negativa y en proporción directa con la densidad de energía oscura. Este término ” Lambda ” es una constante en las ecuaciones de la relatividad general.

Como tal, la interpretación más simple es que es la energía irreducible del estado de vacío. Los físicos de partículas no pueden explicar por qué el valor es tan bajo.

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