El modelo TIMESCAPE: ¿Qué pasaría si la ENERGÍA OSCURA NO EXISTIERA realmente? 

Se cree que la energía oscura es responsable de la expansión acelerada del universo, pero ¿qué pasa si no lo es? 

Rossana Ruggeri: En 1998, al observar la luz de estrellas distantes en explosión llamadas supernovas, los astrónomos descubrieron que el universo no solo se está expandiendo, sino que su expansión se está acelerando. Pero, ¿qué hay detrás de esta aceleración? 
 
Entra en escena la Energía Oscura. Es una de las piezas faltantes más debatidas e intrigantes del rompecabezas de la física moderna: una misteriosa forma de energía que se cree que permea uniformemente todo el espacio. En el modelo más aceptado actualmente de la cosmología moderna, la energía oscura es lo que impulsa la expansión acelerada del universo. 
 
Pero, ¿y si hay otra explicación que no involucra la energía oscura? Un estudio reciente que utilizó datos de supernovas sugiere que, de hecho, podría haber una, y se llama modelo Timescape
 
Este hallazgo podría desafiar profundamente nuestra comprensión del cosmos, así que profundicemos en ello. 
 
¿Qué es la energía oscura? 
 
La columna vertebral de la cosmología moderna es el modelo Lambda-Cold Dark Matter (Lambda-CDM). El modelo describe un universo en el que una energía oscura (denotada con la letra griega Lambda) es el mecanismo impulsor de la expansión acelerada del universo. 
 
Según este modelo, las galaxias bailan juntas bajo el efecto de una red invisible de materia oscura formada por partículas pesadas que no interactúan con nada. Los efectos de esta materia oscura fría solo se pueden observar a través de la gravedad. 
 
La energía oscura representa casi el 70% del presupuesto total de energía del universo, pero su naturaleza exacta sigue siendo uno de los mayores misterios de la física. 
 
Algunas interpretaciones sugieren que la energía oscura podría estar vinculada a la energía del vacío, mientras que otros estudios han intentado describirla como un nuevo campo de energía en evolución que se extiende por el espacio. 
 
Y un estudio reciente de la colaboración internacional DESI que rastrea la expansión del universo insinuó que la energía oscura puede estar debilitándose con el tiempo. 
 
También es posible que nuestra teoría actual de la gravedad (la teoría de la relatividad general de Einstein) esté incompleta. Tal vez requiera una extensión para describir la interacción gravitatoria a escalas cosmológicas, distancias del orden de millones a miles de millones de años luz.  

¿Qué es el modelo Timescape? 
 
La materia (materia oscura, gas, galaxias, cúmulos estelares y supercúmulos) no se distribuye de manera uniforme por todo el cosmos. 
 
Pero en el modelo Lambda-CDM asumimos que el universo es homogéneo e isótropo. Esto significa que, a escala cósmica, la distribución de la materia parece uniforme y uniforme. Cualquier grumo o hueco que podamos encontrar puede considerarse insignificante debido a la gran escala de todo el universo. 
 
En cambio, el modelo Timescape tiene en cuenta la distribución desigual de la materia. Sugiere que nuestra intrincada red cósmica (compuesta por galaxias, cúmulos, filamentos y vastos vacíos cósmicos) afecta directamente a la forma en que interpretamos la expansión del universo. 
 
Esto significaría que el universo no se expande de manera uniforme. 
 
Según el modelo Timescape, la tasa de expansión del universo varía en las distintas regiones, dependiendo de su densidad. 

El parámetro clave del modelo Timescape es la “fracción de vacío”: cuantifica la proporción de espacio ocupada por los vacíos en expansión. 
 
La gravedad dicta que los vacíos se expanden más rápido que las regiones más densas: tienen menos materia que los retenga, lo que permite que el espacio se estire más libremente. Esto crea un efecto promedio que puede imitar la expansión acelerada atribuida a la energía oscura en Lambda-CDM. 
 
En resumen, el modelo Timescape sugiere que solo nos parece que la expansión del universo se está acelerando. La velocidad de expansión depende de dónde se encuentre en el universo. 
 
¿Qué encontró el estudio? 
 
Los autores del nuevo estudio analizaron una de las mayores colecciones de supernovas de tipo Ia llamada el conjunto de datos Pantheon+. Estas supernovas son un estándar confiable que se utiliza para probar los modelos cosmológicos. 
 
El equipo comparó dos modelos principales: el Lambda-CDM estándar (nuestra receta “básica” del universo) y el modelo Timescape. 
 
Al observar las supernovas brillantes cercanas, el modelo Timescape explicó las cosas mejor que nuestro modelo estándar. Sin embargo, esto era sólo estadístico, ya que el análisis estadístico mostraba una preferencia “muy fuerte”
 
Incluso cuando examinaron supernovas más distantes, donde las cosas deberían estar más uniformemente distribuidas, Timescape todavía se mantuvo un poco mejor que el modelo habitual.  

¿La moraleja? El modelo Timescape, que se centra en cómo los “cúmulos y huecos” cósmicos cambian la forma en que vemos crecer el universo, podría ser mejor para capturar la verdadera naturaleza de la expansión de nuestro universo. Esto sería especialmente así para el universo cercano: tenemos muchos vacíos y filamentos cerca de nosotros, lo que afectaría la forma en que vemos la expansión. 
 
¿Qué tan sólida es la evidencia, entonces? 
 
Hay salvedades importantes. El análisis no tiene en cuenta las velocidades peculiares (pequeños movimientos aleatorios de las galaxias que pueden afectar las mediciones de supernovas). Tampoco tienen en cuenta el sesgo de Malmquist, cuando es más probable que las supernovas más brillantes se incluyan en los datos simplemente porque son más fáciles de detectar. 
 
Estas posibles fuentes de error podrían afectar gravemente a sus resultados. Además, el estudio no utilizó el último conjunto de datos DES5yr de supernovas. Es más consistente y uniforme en su recopilación de datos que Pantheon+, lo que potencialmente lo hace más confiable para la comparación. 
 
Hay otras cosas además de las supernovas que actualmente respaldan el modelo Lambda-CDM, en particular las oscilaciones acústicas bariónicas y el efecto de lente gravitacional. Los trabajos futuros necesitarían integrarlas en el modelo Timescape. 
 
Pero con este nuevo estudio, el modelo Timescape ofrece una alternativa intrigante a Lambda-CDM. La conclusión es que la aceleración de nuestro universo es una ilusión debido a la distribución desigual de la materia con grandes vacíos cósmicos que se expanden más rápido que las regiones más densas. 
 
Si se confirma, esto representaría un cambio de paradigma revolucionario en la cosmología. 

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