Científicos proponen un modelo que explicaría la expansión acelerada del universo

El trabajo puede haber resuelto uno de los mayores retos que todavía le restan a la Física de nuestro tiempo: por qué el cosmos se expande, contra todo pronóstico, de manera acelerada, cuál es la naturaleza de la energía oscura a la que se responsabiliza de este fenómeno y qué alternativas existen al problema de la constante cosmológica. Para resolver estas incógnitas, los investigadores han propuesto como modelo la existencia de un campo vectorial a escala cosmológica.

¿Cómo se explica que el universo se encuentre en continua expansión y que, además, lo haga de manera acelerada? La cuestión viene de lejos ya que, cuando Albert Einstein, en su famosa teoría de la relatividad, se dio cuenta de que sus cálculos le llevaban a un universo en expansión, introdujo la conocida ‘constante cosmológica’ para así ajustar sus resultados a la idea imperante en la época de un universo estático. Cuando, más tarde, Edwin Hubble descubrió que el cosmos más bien crecía inexorablemente, Einstein calificó la inclusión de la constante cosmológica como “el mayor error de su vida”. Sin embargo, años después, en 1998, se descubrió que esta expansión era cada vez más rápida y, nuevamente, hubo que recurrir a la introducción de una constante cosmológica, esta vez diminuta, para construir un modelo que se ajustara a la realidad. Ahora bien, las ecuaciones que la conformaban seguían planteando problemas, hasta ahora, no resueltos: por un lado, ¿qué fenómeno natural explicaba la presencia de esta constante? Y, por otro, ¿por qué su escala era tan minúscula, comparada con la que se deriva de la Ley de la Gravedad Universal de Newton?

Vectores que apuntan al tiempo

Para resolver la cuestión, los investigadores de la UCM Antonio López Maroto y José Beltrán Jiménez han planteado la existencia de un campo vectorial que resolvería el problema de la expansión acelerada y que, a diferencia de otros modelos propuestos hasta la fecha, no introduce nuevas constantes que plantearan de nuevo la pregunta de cuál era su origen. Hasta la fecha, la expansión del universo se ha explicado a través de la postulación de la existencia de la energía oscura, un tipo de energía que impregnaría el cosmos y que se caracteriza, en líneas generales, por tener una presión negativa, justo lo contrario que cualquier tipo de energía a la que estamos habituados. La teoría publicada esta semana por los investigadores sostiene que esta energía se comporta siguiendo la dinámica de un campo vectorial, es decir, un patrón similar al que podría representar en el espacio un campo magnético o la velocidad de una corriente de agua -en el que las fuerzas o velocidades se representan a modo de vectores que indican valores como la intensidad y la dirección en cada punto en un momento determinado-, si bien en este caso los vectores apuntarían en la dirección del tiempo.

La introducción de este modelo, además de aportar un marco teórico que terminaría con los problemas que plantea una constante cosmológica, tiene la ventaja de que de él se derivan ciertas implicaciones que serán verificables en un plazo relativamente breve -como cuál es la relación entre la presión y la densidad de la energía, o si ésta depende del tiempo o es constante-, de entre cinco y diez años, con lo que ya entonces se podrá verificar la validez de la propuesta. Otra consecuencia, en este caso más lejana, sería la muerte de nuestro universo en un plazo de unos 700 millones de años –la cosmología estándar predice una expansión eterna-, mucho antes del momento previsto para que el Sol agote su combustible, dentro de unos 5.000 millones de años. Por suerte, en mucho tiempo no será posible comprobar la veracidad de este pronóstico.

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Referencia bibliográfica:
J. Beltrán Jiménez; A. López Maroto. "Cosmic vector for dark energy". Physical Review D 78 063005, SEP 2008