La energía oscura como resultado de las ondas gravitatorias de la inflación primordial

Por Francisco R. Villatoro, el 11 septiembre, 2009. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Energía oscura • Física • Noticias • Physics • Relatividad • Science • WMAP ✎ 6

Dibujo20090910_dark_energy_equation_of_state_following_chandra_ie_w_versus_omegaxExplicar la energía oscura es un gran problema. ¿Se requiere nueva física para explicarla? No necesariamente. Un nuevo artículo muestra que la ecuación de estado de la energía oscura podría ser el resultado de ondas gravitatorias primordiales producidas durante la fase inflacionaria en los primeros instantes de la Gran Explosión. Los autores estudian la retroalimentación (backreaction) de las perturbaciones tensoriales (ondas gravitatorias) de un universo estándar tipo Friedmann-LeMaître-Robertson-Walker (FLRW) y muestran que actúan acelerando el universo con una ecuación de estado similar a la obtenida al añadir una constante cosmológica. En concreto la ecuación de estado de la energía oscura pasa de un valor wE=1/3 en la época dominada por la radiación a un valor wE=-8/9 en la época dominada por la materia (cercano al valor wE=-1 que se obtiene con la constante cosmológica y compatible con todos los límites experimentales actuales, como muestra la figura de la izquierda). El artículo técnico es I. A. Brown, L. Schrempp, K. Ananda, “Accelerating the Universe with Gravitational Waves,” ArXiv, Submitted on 10 Sep 2009.

No todo es maravilloso en la nueva propuesta, ya que la densidad de energía oscura que se obtiene es varios órdenes de magnitud menor que la que se observa experimentalmente. El análisis todavía es muy provisional y los autores creen que estudios posteriores podrán determinar si existe algún mecanismo de amplificación de esta densidad de energía oscura hasta alcanzar los valores que se observan experimentalmente. El 73% del universo parece ser energía oscura, por lo que hay que amplificar muchísimo las ondas gravitatorias primordiales para alcanzar un valor tan enorme. Aún así, a mí, que no soy experto, me parece un gran éxito que un modelo tan sencillo conduzca a la ecuación de estado correcta. Habrá que estar al tanto de futuros avances en esta línea.

La Mula Francis lo ha dicho en reiteradas ocasiones en este blog. Que hace 10 años pasáramos de entender muy bien el 100% el universo (materia + materia oscura) a ignorar el 73% (ni idea de lo que es la energía oscura ni qué la causa) ha sido un duro golpe para todos. Me recuerda, salvando las distancias, al caso del éter para las ondas electromagnéticas. Más de medio siglo buscando el éter, cuyas propiedades eran muy antiintuitivas, hasta que Michelson y Morley observaron experimentalmente que no había pruebas de su existencia (hasta entonces todo el mundo consideraba obvio su existencia ya que era y es obvio que las ondas electromagnéticas, propagarse, se propagan). Finalmente, el concepto fue desterrado y ya nadie se acuerda de él. ¿Pasará lo mismo con la energía oscura? A mí así me lo parece. La explicación más sencilla de la energía oscura es una constante cosmológica con un valor de 10-120 en unidades de la escala de Planck, aunque tendría que tener un valor del orden de 1 en unidades de Planck según las cuentas de los físicos teóricos en cosmología y partículas elementales. Un error “garrafal” de 120 órdenes de magnitud parece muy garrafal. Digo yo. Dice la Mula Francis, que no es experto en estas lides.



6 Comentarios

  1. Hola.
    He leido que el fisico James Woodward esta tratando de aplicar el efecto woodward( efecto Mach-Lorenz) en la creación de un ingenio aeroespacial. Tal vez dicha prueba pueda arrojar luz sobre este articulo expuesto en “La mula Francis”.

  2. Comentas que “la densidad de energía oscura que se obtiene es varios órdenes de magnitud menor que la que se observa experimentalmente”, ¿se ha observado experimentalmente la energía oscura? Tenía entendido que se había recurrido a esta para explicar una acelaración positiva del universo. Desde la ignorancia, claro.

    Bop.

  3. Bop, quizás no me he explicado bien. Me refiero al valor estimado de la contribución de la energía oscura al universo. ¿Qué es observar experimentalmente algo? No se ha observado directamente la energía oscura, pero sí indirectamente. Como bien dices explica la “aparente” aceleración de la expansión del universo, pero además los datos de WMAP exigen “algo” para rellenar el universo (la materia ordinaria y oscura no lo “rellenan”). Hay ciertos procesos astrofísicos que dependen de la dinámica de la expansión del universo, como el fin de la era oscura y la aparición de las primeras galaxias. Hoy en día se han resuelto algunos problemas de difícil explicación en dicha época gracias a tener en cuenta la energía oscura. Todo indica que en el pasado del universo la expansión fue dominada por la materia oscura, con poca contribución de la energía oscura, pero que en la actualidad la que domina es la energía oscura. Esta transición (alrededor de z=1) explica ciertas cosas de la dinámica de la formación de grandes estructuras en el universo.

    Pasa muchas veces en Ciencia. Un nuevo concepto es incorporado a todas las teorías existentes y aparecen “mágicamente” soluciones a problemas y paradojas. Hoy en día la evidencia de la existencia de los efectos en la expansión del universo que llamamos energía oscura (ya que no sabemos lo que es) es indiscutible.

    Hay muchas fuentes de más información. Quizás te interese como lectura rápida la noticia de diciembre de 2008 “La energía oscura reprime el crecimiento del universo. Por primera vez, los astrónomos han visto claramente los efectos de la “energía oscura” en los cúmulos de galaxias, usando el observatorio Chandra.” (la noticia original en inglés viene acompañada de un vídeo youtube: http://www.youtube.com/watch?v=UtbGPcElW4g).

  4. Hola. No sé si sigues en este tema, ya que el artículo es de 2009, pero me interesé ahora. La expansión del universo, propiedad antigravitatoria del “vacío”, no será una propiedad del tiempo que no sabemos? O sea lo que se “acelera” es el tiempo y por lo tanto el recorrido se hace más largo.

    1. Andrés, no puede ser, porque entonces se observaría desde siempre y solo se observa en la época actual del universo (z<2); se sabe que la energía oscura es despreciable o inexistente antes (z>2); sin embargo, el ritmo del tiempo no ha cambiado (al menos desde z=1100 hasta ahora).

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