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La energía oscura y la constante cosmológica

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La energía oscura y la constante cosmológica

Área: Espacio — Viernes, 25 de Noviembre de 2005
Foto
Esta supernova (flecha), 100 millones de veces más brillante que el sol, explotó hace 3000 millones de años en una galaxia lejana y ahora que la hemos podido observar nos habla del Universo. Foto: CFHTLS SNLS Terapix.
Gracias a un estudio prolongado basado en explosiones de supernovas se ha empezado a acotar con precisión la naturaleza de la energía oscura. El mejor modelo que encaja con esos datos parece ser el de la constante cosmológica.
En los noventa se descubrió que el Universo no solamente se está expandiendo sino que cada vez lo hace a una velocidad mayor. Al parecer una energía oscura (no confundir con la materia oscura) de naturaleza repulsiva estaría llenando todo el Universo, pues parece representar el 70% del mismo, y sería la razón de esa aceleración. A diferencia de la materia ordinaria o la materia oscura que se diluyen con el tiempo al haber más espacio disponible (debido a la expansión del mismo) la energía oscura permanecería constante. Como la materia (de cualquier tipo) es la única que produce una fuerza atractiva gravitatoria no hay nada que se oponga a la expansión originada por la Gran Explosión que dio origen al Universo. Dicha expansión no se parará y el Universo continuará expandiéndose para siempre. Además, la energía oscura hará que se expanda cada vez más rápido, pues dicha energía no se diluye con dicha expansión, hasta que toda la materia quede absolutamente diluida en la nada.
No conocíamos el comportamiento exacto de dicha energía y se han postulado varios modelos. En algunos de ellos la intensidad, fuerza o incluso el signo de esa energía varía en el tiempo. En otros, como en el modelo de la constante cosmológica, permanece constante en el tiempo. La expansión continúa para siempre, pero no es muy dramática.
Cuando Einstein desarrolló la teoría general de la relatividad se pensaba que el Universo era estático. Una vez Einstein obtuvo sus ecuación se dio cuenta que implícitamente llevaban a un Universo dinámico en expansión o en contracción. Para compensar la contracción, que no era observada con los telescopios de la época al igual que la expansión, introdujo una constante cosmológica de naturaleza repulsiva que mantendría al Universo en un equilibrio estático contrarrestando la gravedad.
Posteriormente las observaciones mostraron que el Universo estaba en expansión y Einstein dijo que la constante cosmológica había sido su mayor error.
Al parecer incluso cuando algunos genios se equivocan parecen hacerlo de manera elegante porque ahora la constante cosmológica aparece de nuevo, esta vez basada en los datos experimentales. Pero en este caso no produce un Universo estático sino un Universo en expansión acelerada.
En la actualidad un grupo internacional está embarcado en un programa de observación de supernovas y sus primeros resultados se han hecho públicos.
Uno de los principales problemas en Astronomía es cómo medir distancias. Las supernovas de tipo I nos dan un patrón estándar de brillo que nos permite medir distancias durante los dias en los que la explosión es visible (ver foto). Sabemos que la intensidad de la luz, por razones geométricas, disminuye con el inverso del cuadrado de la distancia. Por tanto, midiendo el brillo desde la Tierra y sabiendo la luminosidad intrínseca sabemos la distancia a la que se encuentra el objeto.
Además, sabemos que cuando más lejos está un objeto más en el pasado lo vemos. Así un objeto situado a tres mil millones de años luz lo vemos cómo era hace tres mil millones de años. Cuanto más lejos miramos, más en el pasado nos adentramos. Esto nos permite ver cómo era el Universo en el pasado y su ritmo de expansión en otras épocas.
Este grupo de investigadores, ha tenido en cuenta 71 de esas supernovas situadas entre 2000 millones y 8000 millones de años luz de distancia, y ha determinado que el modelo que mejor se ajusta a la naturaleza de la energía oscura es un modelo basado en la constante cosmológica, pues ejerce el mismo efecto independientemente de la distancia a la que se encuentre la supernova.
Para medir esto se utiliza una ecuación de estado que mide la relación entre presión y densidad. Para la energía oscura parece ser que el resultado de dicha ecuación da un número un poco más pequeño de -0.85, muy cerca del -1 de la constante cosmológica. El ajuste está por tanto cerca del 10%.
El proyecto internacional denominado Supernova Legacy Survey se lleva a cabo en observatorios y por más de 40 investigadores de Canadá, Francia, Hawai y Chile. Comenzó en 2003 y se prolongara al menos por otros cuatro años más.
Una cuestión interesante es la “coincidencia cosmológica”. En este preciso momento en el que vivimos la densidad de materia y de energía oscura son muy similares , cuando en el pasado la densidad de materia fue mayor y en el futuro la de la energía oscura ganará. De momento no existe una explicación a esta coincidencia. Probablemente necesitemos saber más sobre el Universo, la energía oscura y de otras cuestions antes de intentar responder a este tipo de preguntas.

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Thalia