Preguntas y respuestas sobre la energía oscura
He aquí algunas preguntas que se hacen, o deberían hacerse, con frecuencia sobre la energía oscura.
¿Qué es la energía oscura?
Es lo que hace que el universo acelere, si es que hay una "cosa" que haga eso. (Ver más abajo).
Entonces, supongo que debería preguntar… ¿qué significa que el universo está "acelerando"?
Primero, el universo está en expansión: como demostró Hubble, las galaxias distantes se alejan de nosotros a velocidades que son más o menos proporcionales a su distancia. "Aceleración" significa que si mides la velocidad de una de tales galaxias, y vuelves un millón de años más tarde y repites la medida, la velocidad de recesión será mayor. Las galaxias se alejan de nosotros a un ritmo acelerado.
Pero eso es muy mundano y concreto. ¿No hay una forma más abstracta y científica de explicarlo?
La distancia relativa entre galaxias distantes puede resumirse en una sola cantidad llamada "factor de escala", a menudo escrita como a (t) o R (t). El factor de escala es, básicamente, el "tamaño" del universo, aunque en realidad no es el tamaño, ya que el universo podría ser infinitamente grande – más exactamente, es el tamaño relativo del espacio de un momento a otro. La expansión del universo es el hecho de que el factor de escala se incrementa con el tiempo. La aceleración del universo es el hecho de que aumenta a un ritmo cada vez mayor – la segunda derivada es positiva, en la jerga del cálculo.
¿Significa eso que la constante de Hubble, que mide la tasa de expansión, es cada vez mayor?
No. La "constante" de Hubble (o "parámetro" de Hubble, si quieres admitir que cambia con el tiempo) caracteriza la tasa de expansión, pero no es simplemente la derivada del factor de escala: es la derivada dividida por el propio factor de escala. ¿Por qué? Porque, entonces, es una cantidad físicamente medible, no algo que podemos cambiar simplemente intercambiando las convenciones. La constante de Hubble es básicamente la respuesta a la pregunta de "¿Cómo de rápido se expande el factor de escala del universo al multiplicarlo por un factor ?"
Si el universo está desacelerando, la constante de Hubble disminuye. Si la constante de Hubble es cada vez mayor, el universo acelera. Pero hay un régimen intermedio en el que el universo está acelerando, pero la constante de Hubble disminuye – y ahí es exactamente donde creemos estar. La velocidad de las galaxias individuales va en aumento, pero se necesita cada vez más tiempo para que el universo duplique su tamaño.
Dicho de otra manera: La Ley de Hubble relaciona la velocidad v de una galaxia con su distancia d a través de v = Hd. La velocidad puede aumentar incluso si el parámetro de Hubble disminuye, mientras que la disminución sea más lenta que el incremento de la distancia.
¿Los astrónomos realmente esperaron mil millones de años y midieron la velocidad de las galaxias de nuevo?
No. Mides la velocidad de galaxias que están muy lejos. Debido a que la luz viaja a una velocidad fija (un año luz por año), estás mirando al pasado. Reconstruir la historia de cómo las velocidades fueron distintas en el pasado, revela que el universo está acelerando.
¿Cómo se mide la distancia a unas galaxias tan lejanas?
No es fácil. El método más robusto es usar una "candela estándar" – algún objeto que sea lo bastante brillante para verse a grandes distancias, y cuyo brillo intrínseco sea conocido de antemano. Entonces puedes calcular la distancia simplemente midiendo cómo de brillante parece en realidad: más tenue = más lejos.
Por desgracia, no hay candelas estándar.
Entonces, ¿qué hicieron?
Afortunadamente, tenemos lo siguiente mejor que se puede tener: candelas estandarizables. Un tipo específico de supernova, la de Tipo Ia, es muy brillante y tiene aproximadamente el mismo brillo. Felizmente, en la década de 1990, Mark Phillips descubrió una notable relación entre el brillo intrínseco y el tiempo que necesita una supernova para apagarse después de alcanzar su pico de brillo. Por tanto, si medimos el brillo cuando disminuye con el tiempo, podemos corregir esta diferencia, construyendo una medida universal de brillo que se puede utilizar para determinar distancias.
¿Por qué las supernovas de Tipo Ia son candelas estandarizables?
No estamos completamente seguros – en gran medida se trata de una relación empírica. Pero tenemos una buena idea: creemos que las supernovas de Tipo Ia son estrellas enanas blancas que han estado acretando materia desde el exterior, hasta que llegan al límite de Chandrasekhar y estallan. Dado que este límite es básicamente el mismo número para todo el universo, no es del todo sorprendente que las supernovas tengan un brillo similar. Las desviaciones se deben, presumiblemente, a diferencias en la composición.
Pero, ¿cómo sabes cuándo va a tener lugar una supernova?
No lo sabes. Son raras, quizás una por siglo en una galaxia típica. Así que lo que haces es mirar muchísimas galaxias con cámaras de gran angular. En concreto, se compara una imagen del cielo tomada en un momento con otra tomada un par de semanas más tarde – "unas semanas" es, a grandes rasgos, el tiempo entre las lunas nuevas (cuando el cielo es más oscuro), y casualmente, más o menos el tiempo que tarda una supernova en aumentar el brillo. Luego, usas ordenadores para comparar las imágenes y buscar nuevos puntos brillantes. Más tarde vuelves a examinar esos puntos brillantes más de cerca para intentar comprobar si realmente son supernovas de Tipo Ia. Obviamente esto es muy duro y no sería concebible si no fuera por una serie de avances tecnológicos relativamente recientes – cámaras CCD así como telescopios gigantes. Actualmente podemos salir y tener la confianza de que encontraremos supernovas por docenas – pero cuando Perlmutter y su grupo empezaron, esto estaba lejos de ser obvio.
¿Y qué encontraron cuando hicieron esto?
La mayor parte (casi todos) de los astrónomos esperaban encontrar que el universo estaba desacelerando – con las galaxias tirando unas de otras a través de sus campos gravitatorios, que haría que todo se frenase. (En realidad muchos astrónomos pensaban que simplemente se fallaría completamente, pero esa es otra historia). Pero lo que en realidad encontraron fue que las supernovas lejanas eran más tenues de lo esperado – una señal de que estaban más lejos de lo que se había predicho, lo que significa que el universo ha estado acelerando.
¿Por qué aceptaron los cosmólogos este resultado con tanta rapidez?
Incluso antes de los anuncios de 1998, estaba claro que algo raro estaba pasando en el universo. Parecía haber pruebas de que la edad del universo era más joven que la de sus estrellas más antiguas. No había tanta materia total como predecían los teóricos. Y había menos estructuras a gran escala de lo que se esperaba. El descubrimiento de la energía oscura resolvió todos estos problemas de una vez. Puso cada cosa en su sitio. Por lo que se fue adecuadamente cauteloso, pero una vez que se realizó esta asombrosa observación, el universo, de pronto, cobró mucho más sentido.
¿Cómo sabemos que las supernovas no son más tenues debido a que algo las oscurece, o simplemente porque las cosas sucedían de otra forma en el pasado lejano?
Ésa es la pregunta adecuada, y una razón de que los dos equipos de supernovas trabajasen tan duro en sus análisis. Nunca puedes estar seguro al 100%, pero puedes tener cada vez más confianza. Por ejemplo, los astrónomos han sabido desde hace mucho que los materiales que oscurecen tienden a dispersar la luz azul con mayor facilidad que la roja, lo que lleva a un "enrojecimiento" de las estrellas que se sitúan tras una nube de gas y polvo. Puedes buscar el enrojecimiento, y en el caso de estas supernovas, no parece importante. Más importante aún, ahora tenemos una gran cantidad de líneas de datos independientes que llegan a la misma conclusión, por lo que parece que los resultados originales de las supernovas eran sólidos.
¿Hay realmente pruebas independientes de la energía oscura?
Oh, sí. Un argumento simple es la "sustracción": el fondo de microondas cósmico mide la cantidad total de energía (incluyendo la materia) del universo. Las medidas locales de galaxias y cúmulos miden la cantidad total de materia. Esta segunda medida resulta ser de aproximadamente un 27% respecto a la primera, dejando un 73% aproximadamente en la forma de algún material invisible que no es materia: "la energía oscura". Ésta es la cantidad adecuada para explicar la aceleración del universo. Otras líneas de datos proceden de las oscilaciones acústicas bariónicas (ondas en las estructuras a gran escala cuyo tamaño ayuda a medir la historia de expansión del universo) y la evolución de la estructura conforme el universo se expande.
Perfecto, entonces: ¿Qué es la energía oscura?
¡Me alegra que me hagas esa pregunta! La energía oscura tiene tres propiedades clave. Primero, es oscura: no la vemos, y hasta donde podemos observar, no interactúa en absoluto con la materia. (Tal vez lo haga, pero por debajo de nuestra capacidad actual de detección). Segundo, está uniformemente distribuida: no se acumula en galaxias y cúmulos, o la habríamos encontrado estudiando la dinámica de estos objetos. Tercero, es persistente: la densidad de la energía oscura (cantidad de energía por año luz cúbico) permanece aproximadamente constante conforme se expande el universo. No se diluye como pasa con la materia.
Estas dos últimas propiedades (uniformidad y persistencia) son la razón por la que la llamamos "energía" en lugar de "materia". La energía oscura no parece actuar como las partículas, que tienen una dinámica local y se diluyen conforme se expande el universo. La energía oscura es otra cosa.
Es una buena historia general. ¿Qué podría ser, específicamente, la energía oscura?
El principal candidato es el más simple: la "energía del vacío", o "constante cosmológica". Dado que sabemos que la energía oscura es bastante uniforme y persistente, la primera idea es que es perfectamente uniforme y exactamente persistente. Eso es la energía del vacío: una cantidad fija de energía unida a cada diminuta región del espacio, inalterable de un lugar a otro, o de un momento a otro. Aproximadamente una millonésima de ergio por centímetro cúbico, si quieres conocer la cifra.
¿La energía del vacío es realmente lo mismo que la constante cosmológica?
Sí. No te creas las afirmaciones que dicen lo contrario. Cuando Einstein inventó la idea por primera vez, no pensó en ello como "energía", pensó en una modificación de la forma en que la curvatura del espacio-tiempo interactuaba con la energía. Pero resultó que eran exactamente lo mismo. (Si alguien no quiere creer esto, pregúntale cómo distinguiría observacionalmente entre ambas).
¿La energía del vacío no procede de las fluctuaciones cuánticas?
No exactamente. Hay muchas cosas distintas que pueden contribuir a la energía del espacio vacío, y algunas son completamente clásicas (nada que ver con las fluctuaciones cuánticas). Pero, además de cualquiera que sea la contribución clásica a la energía del vacío, también hay fluctuaciones cuánticas sobre eso. Estas fluctuaciones son muy grandes, y eso lleva al problema de la constante cosmológica.
¿Qué es el problema de la constante cosmológica?
Si todo lo que supiéramos fuese mecánica clásica, la constante cosmológica no sería más que un número – no hay razón para que sea grande o pequeño, positivo o negativo. Simplemente la mediríamos y punto final.
Pero el mundo no es clásico, es cuántico. En la teoría cuántica de campos esperamos que las cantidades cuánticas reciban "correcciones cuánticas". En el caso de la energía del vacío, estas correcciones vienen en forma de energía de partículas virtuales que fluctúan en el vacío del espacio.
Podemos añadir la cantidad de energía que se espera en estas fluctuaciones del vacío, y la respuesta es: una cantidad infinita. Esto, obviamente, es incorrecto, pero sospechamos que estamos contando de más. En concreto, ese cálculo aproximado incluye fluctuaciones de todos los tamaños, incluyendo longitudes de onda menores que la distancia de Planck, a la cual el espacio-tiempo probablemente pierde su validez conceptual. Si en lugar de eso incluimos sólo las longitudes de onda que son de longitud de Planck o mayores, tenemos una estimación específica para el valor de la constante cosmológica.
La respuesta es: 10120 veces lo que en realidad observamos. Esta discrepancia es el problema de la constante cosmológica.
¿Por qué la constante cosmológica es tan pequeña?
Nadie lo sabe. Antes de que llegasen las supernovas, muchos físicos suponían que había alguna simetría secreta o mecanismo dinámico que fijaba la constante cosmológica a un valor exacto de cero, dado que sabíamos con certeza que era mucho menor de lo que indicaban nuestras estimaciones. Ahora nos enfrentamos al problema de explicar por qué es tan pequeña, y por qué no es cero. Y por si fuera poco: el problema de la coincidencia, por qué la densidad de energía oscura es del mismo orden de magnitud que la densidad de materia.
Aquí es donde las cosas se ponen feas: actualmente, la mejor explicación teórica para el valor de la constante cosmológica es el principio antrópico. Si vivimos en un multiverso, donde distintas regiones tienen valores muy distintos de energía del vacío, se puede defender de forma plausible que la vida sólo puede existir (para hacer observaciones y ganar un Premio Nobel) en regiones donde la energía del vacío es mucho menor que la estimada. Si fuera mayor y positiva, las galaxias (e incluso los átomos) quedarían desmembrados; si fuera mayor y negativa, el universo recolapsaría rápidamente. Es más, podemos estimar aproximadamente qué deberían medir los observadores típicos en tal situación; la respuesta está muy cerca del valor observado. Steven Weinberg realizó esta predicción en 1988, mucho antes de que se descubriese la aceleración del universo. No lo llevó demasiado lejos, sin embargo, más como "si es así como funcionan las cosas, esto es lo que esperaríamos ver …" Hay muchos problemas con este cálculo, sobre todo cuando se empieza a hablar de "observadores típicos", incluso si estás dispuesto a creer que podría haber un multiverso. (Me encanta considerar el multiverso, pero soy muy escéptico sobre que podamos actualmente hacer una predicción razonable para cantidades observables dentro de ese marco de trabajo).
Lo que realmente nos gustaría tener es una fórmula simple que prediga la constante cosmológica de una vez por todas, como una función de otras medidas de constantes de la naturaleza. Aún no la tenemos, pero lo estamos intentando. Los escenarios propuestos hacen uso de la gravedad cuántica, dimensiones extra, agujeros de gusano, supersimetría, no localidad y otras ideas tan interesantes como especulativas. Nada ha dado en el clavo hasta ahora.
¿El progreso en Teoría de Cuerdas se ha visto afectado por algún resultado experimental?
Sí: la aceleración del universo. Anteriormente, los teóricos de cuerdas (como todo el mundo) suponían que lo adecuado era explicar un universo con una energía del vacío igual a cero. Una vez que hubo una posibilidad real de que la energía del vacío no fuese cero, se preguntaron si era fácil acomodarla dentro de la Teoría de Cuerdas. La respuesta es: no es muy difícil. El problema es que si puedes encontrar una solución, puedes encontrar un número absurdamente grande de soluciones. Esto es el paisaje de la Teoría de Cuerdas, que parece acabar con todas las esperanzas de encontrar una solución única que explique el mundo real. Esto habría sido genial, pero la ciencia tiene que tomar lo que ofrece la naturaleza.
¿Qué es el problema de la coincidencia?
La materia se diluye conforme el universo se expande, mientras que la densidad de energía oscura se mantiene más o menos constante. Por tanto, la densidad relativa de energía oscura y materia cambia considerablemente con el tiempo. En el pasado, hubo mucha más materia (y radiación); en el futuro, la energía oscura dominará por completo. Pero hoy, son aproximadamente iguales, según los estándares cosmológicos. (Cuando dos números puede diferir en un factor de 10100 o mucho más, un factor de aproximadamente tres cuenta como "igual"). ¿Por qué somos tan afortunados de haber nacido en una época en la que la energía oscura es lo bastante grande para poder descubrirla, pero lo bastante pequeña como para que su descubrimiento sea un esfuerzo que merezca el Nobel? Puede ser una coincidencia (que puede ser), o que haya algo especial en esta época en que vivimos. Ésa es una de las razones por las que la gente está dispuesta tomar en serio los argumentos antrópicos. Estamos hablando de un universo absurdo.
¿Si la energía oscura tiene una densidad constante, pero el espacio se expande, no significa eso que la energía no se conserva?
Sí. Eso es correcto, no se conserva.
¿Cuál es la diferencia entre "energía oscura" y "energía del vacío"?
"Energía oscura" es el fenómeno general de algo uniforme y persistente que hace que el universo acelere; "energía del vacío" es un candidato específico para la energía oscura, a saber, uno que es absolutamente uniforme y totalmente constante.
Entonces, ¿hay otros candidatos a la energía oscura?
Sí. Todo lo que necesitas es algo muy uniforme y persistente. Resulta que la mayor parte de cosas se diluyen, por lo que encontrar fuentes de energía persistentes no es tan fácil. La idea mejor y más simple es la quintaesencia, que es un campo escalar que impregna el universo y cambia muy lentamente con el paso del tiempo.
¿La idea de la quintaesencia es muy natural?
En realidad, no. La esperanza original era que, considerando algo cambiante y dinámico en lugar de una energía constante y fija, se podría llegar a alguna explicación inteligente a por qué la energía oscura es tan pequeña, y puede que incluso explicar el problema de la coincidencia. No se ha cubierto en realidad ninguna de las expectativas.
En lugar de eso, tienes nuevos problemas añadidos. De acuerdo con la teoría cuántica de campos, los campos escalares tienen tendencia a ser pesados; pero resulta que la quintaesencia, un campos escalar, tendría que ser tremendamente ligero, puede que 10-30 veces la masa del neutrino más ligero. (¡Pero no cero!) Ése es un nuevo problema que se ha introducido, y otro es que un campo escalar ligero debería interactuar con la materia común. Incluso si la interacción es muy débil, debería ser lo bastante grande para detectarse – y no ha sido así. Por supuesto, además de un problema, es una oportunidad – puede que mejores experimentos encuentren realmente una "fuerza de quintaesencia", y que comprendamos la energía oscura de una vez por todas.
¿Cómo podemos poner a prueba la idea de la quintaesencia?
La forma más directa es hacerlo de nuevo con las supernovas, pero hacerlo mejor. Más generalmente: cartografiar la expansión del universo con tanta precisión que puedas decir si la densidad de la energía oscura cambia con el tiempo. Esto, normalmente, se ve como un intento de medir el parámetro w de la ecuación de estado de la energía. Si w es exactamente menos uno, la energía oscura es exactamente constante – la energía del vacío. Si w es ligeramente mayor que -1, la densidad de energía desciende gradualmente; si es ligeramente menor (por ejemplo -1,1), la densidad de energía oscura en realidad aumenta con el tiempo. Esto es peligroso por todo tipo de razones teóricas, pero deberíamos mantener nuestros ojos abiertos.
¿Qué es w?
Se conoce como "parámetro de la ecuación de estado" debido a que se relaciona con la presión p de la energía oscura y su densidad de energía ?, a través de w = p/?. Por supuesto, nadie mide la presión de la energía oscura, por lo que es una definición algo estúpida, pero esto es un accidente de la historia. Lo que realmente importa es cómo evoluciona la energía oscura con el tiempo, pero, en general, la relatividad está directamente relacionada con el parámetro de la ecuación de estado.
¿Eso significa que la energía oscura tiene presión negativa?
Sí, así es. La presión negativa es lo que sucede cuando una sustancia tira en lugar de empujar – como un muelle hiperextendido que tira en cada extremo. A menudo se conoce como "tensión". Por esto es por lo que defendía "tensión uniforme" como un mejor nombre que "energía oscura", pero llegué demasiado tarde.
¿Por qué la energía oscura acelera el universo?
Porque es persistente. Einstein dice que la energía provoca que se curve el espacio-tiempo. En el caso del universo, esta curvatura aparece de dos formas: la curvatura del propio espacio (a diferencia del espacio-tiempo), y la expansión del universo. Hemos medido la curvatura del espacio, y es básicamente cero. Por lo que la energía persistente lleva a una tasa de expansión persistente. En particular, el parámetro de Hubble está cerca de ser constante, y si recuerdas la Ley de Hubble que vimos más arriba (v = H d) te darás cuenta de que si H es aproximadamente constante, v se incrementará debido a que la distancia aumenta. Por lo tanto: aceleración.
Si la presión negativa es como la tensión, ¿por qué no tira para unir cosas en lugar de separarlas?
A veces escucharás algo similar a "la energía oscura hace que el universo se acelere debido a que tiene presión negativa". Esto, estrictamente hablando, es cierto, pero es un poco absurdo; te da la ilusión de comprender en lugar de comprender realmente. Te dicen que "la fuerza de la gravedad depende de la densidad más tres veces la presión, por lo que si la presión es igual y opuesta a la densidad, la gravedad es repulsiva". Parece razonable, excepto que nadie te explicará por qué la gravedad depende de la densidad más tres veces la presión. Y en realidad no es que la "fuerza de la gravedad" dependa de eso; es la expansión local del espacio.
La pregunta de "¿por qué la tensión une las cosas?" es perfectamente válida. La respuesta es: debido a que la energía oscura realmente no tira ni empuja de nada. No interacciona directamente con la materia común, por una parte; por otra, está distribuida equitativamente por el espacio, por lo que tirar de algo en un sentido se equilibraría exactamente por un empujón opuesto en el otro. Es el efecto indirecto de la energía oscura, a través de la gravedad en lugar de la interacción directa, lo que hace que el universo acelere.
La verdadera razón por la que la energía oscura provoca que el universo acelere es debido a que es persistente.
¿La energía oscura es como la antigravedad?
No. La energía oscura no es "antigravedad", es simple gravedad. Imagina un mundo con una energía oscura cero, excepto por dos burbujas llenas de energía oscura. Esas burbujas no se repelerían entre sí, se atraerían. Pero dentro de ellas, la energía oscura hará que el espacio se expandiese. Éste es el milagro de la geometría no Euclidiana.
¿Es una nueva fuerza repulsiva?
No. Es simplemente un nuevo tipo (o al menos distinto) de fuente para una vieja fuerza – la gravedad. No implica nuevas fuerzas de la naturaleza.
¿Qué diferencia hay entre la energía oscura y la materia oscura?
Son completamente diferentes. La materia oscura es un tipo de partícula, sólo que es uno que aún no hemos descubierto. Sabemos que está ahí debido a que vemos su influencia gravitatoria en una variedad de configuraciones (galaxias, cúmulos, estructuras a gran escala, radiación del fondo de microondas). Forma aproximadamente el 23% del universo. Pero, básicamente, es como la buena y vieja "materia", simplemente materia que no podemos detectar directamente (aún). Se acumula bajo la influencia de la gravedad, y se diluye cuando el universo se expande. La energía oscura, mientras tanto, no se acumula, ni se diluye. No está hecha de partículas, es algo completamente distinto.
¿Es posible que no haya energía oscura, que simplemente sea una modificación de la gravedad a escala cosmológica?
Es posible, dese luego. Hay al menos dos aproximaciones populares a esta idea: f(R)gravity que Mark y yo ayudamos a desarrollar, y DGP gravity, de Dvali, Gababadze y Porati. La primera es una aproximación directamente fenomenológica donde simplemente cambias la ecuación de campo de Einstein jugando con la acción en cuatro dimensiones, mientras que la segunda usa dimensiones extra que sólo son visibles a grandes distancias. Ambos modelos se enfrentan a problemas – no necesariamente insalvables, pero serios – con nuevos grados de libertad e inestabilidades inherentes.
La gravedad modificada ciertamente merece que se la tome en serio (pero mira quién fue a hablar). Aun así, como la quintaesencia, genera más problemas de los que resuelve, al menos por el momento. Mis probabilidades personales: contaste cosmológica=0,9; energía oscura dinámica=0,09; gravedad modificada= 0,01 Eres libre de estar en desacuerdo.
¿Qué implica la energía oscura para el futuro del universo?
Eso depende de lo depende de lo que sea la energía oscura. Si es una verdadera constante cosmológica que dura para siempre, el universo seguirá expandiéndose, enfriándose y vaciándose. Finalmente no quedará nada, salvo básicamente espacio vacío.
La constante cosmológica podría ser constante por el momento, pero temporalmente; es decir, podría haber una futura transición de fase en la que la energía del vacío decrezca. Entonces el universo podría recolapsar.
Si la energía oscura es dinámica, queda abierta cualquier posibilidad. Si es dinámica y cada vez mayor (w menor que -1 y manteniéndose así), se podría incluso conseguir un Big Rip.
¿Qué es lo siguiente?
Nos encantaría entender la energía oscura (o la gravedad modificada) a través de mejores observaciones cosmológicas. Esto significa medir el parámetro de la ecuación de estado, así como mejorar las observaciones de la gravedad en cúmulos y galaxias para compararlas con distintos modelos. Por suerte, aunque Estados Unidos está gradualmente retirándose de nuevos y ambiciosos proyectos científicos, la Agencia Espacial Europea está dando un paso adelante con un satélite para medir la energía oscura. Hay un número de proyectos en tierra en curso, y el Gran Telescopio de Estudio Sinóptico debería hacer un gran trabajo una vez que entre en funcionamiento.
Pero la respuesta podría ser aburrida – la energía oscura no es más que una constante cosmológica. Eso es sólo un número, ¿qué vas a hacer con él? En ese caso necesitaremos mejores teorías, obviamente, pero también información de fuentes empíricas menos directas – aceleradores de partículas, búsquedas de la quinta fuerza, test de la gravedad, cualquier cosa que nos diese alguna visión de cómo el espacio-tiempo y la teoría cuántica de campos encajan a nivel básico.
Lo mejor de la ciencia es que las respuestas no están al final del libro; tenemos que resolver los problemas por nosotros mismos. Éste es uno muy grande.
NdE
Y… ¿Cuál es la proporción de energía oscura en el Universo?
En cosmología física, la energía oscura es una forma de materia1 2 3 o energía4 que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del Universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva.2 Considerar la existencia de la energía oscura es la manera más frecuente de explicar las observaciones recientes de que el Universo parece estar en expansión acelerada. En el modelo estándar de la cosmología, la energía oscura aporta casi tres cuartas partes de la masa-energía total del Universo.
No se debe confundir la energía oscura con la materia oscura, ya que, aunque ambas forman la mayor parte de la masa del Universo, la materia oscura es una forma de materia, mientras que la energía oscura se asocia a un campo que ocupa todo el espacio.
La existencia de la energía oscura es necesaria para reconciliar la geometría medida del espacio con la suma total de materia en el Universo. Las medidas de la radiación de fondo de microondas más recientes, realizadas por el satélite WMAP, indican que el Universo está muy cerca de ser plano.
Para que la forma del Universo sea plana, la densidad de masa/energía del Universo tiene que ser igual a una cierta densidad crítica. Posteriores observaciones de la radiación de fondo de microondas y de la proporción de elementos formados en el Big Bang han puesto un límite a la cantidad de materia bariónica y materia oscura que puede existir en el Universo, que cuenta sólo el 30% de la densidad crítica. Esto implica la existencia de una forma de energía adicional que cuenta el 70% de la masa energía restante.
Estos estudios indican que el 73% de la masa del Universo está formado por la energía oscura, un 23% es materia oscura (materia oscura fría y materia oscura caliente) y un 4% materia bariónica. La teoría de la estructura a gran escala del Universo, que determina la formación de estructuras en el Universo (estrellas, quasars, galaxias y agrupaciones galácticas), también sugiere que la densidad de materia en el Universo es sólo el 30% de la densidad crítica.
Más información aquí.
Fuente: Kanijo – cienciakanija.com / Original por Sean M. Carroll el 4 de octubre de 2011 en Cosmic Variance