Qué es la energía oscura? | Espacio

La energía oscura es el nombre que recibe la misteriosa fuerza que está provocando que el ritmo de expansión de nuestro universo se acelere con el paso del tiempo, en lugar de reducirse. Esto es contrario a lo que cabría esperar de un universo que comenzó con un Big Bang. Los astrónomos del siglo XX supieron que el universo se está expandiendo. Pensaron que la expansión podría continuar para siempre, o eventualmente -si el universo tuviera suficiente masa y, por tanto, suficiente autogravedad- invertirse y causar un Big Crunch. Ahora, en la cosmología de principios del siglo XXI, esa idea ha evolucionado. Se considera que el universo se expande hoy más rápido que hace miles de millones de años. ¿Qué podría estar causando el aumento del ritmo de expansión? Los astrónomos ahora hablan a veces de una fuerza repulsiva como una posible forma de entenderlo.

Hasta finales de la década de 1990, la mayoría de los cosmólogos creían que el universo no tenía suficiente masa para causar un Big Crunch. En particular, los datos adquiridos por el 2dF Galaxy Redshift Survey y el Sloan Digital Sky Survey parecían confirmar que el universo se expandiría para siempre, aunque a un ritmo cada vez más lento, ya que la propia masa del universo y su propia gravedad trataban de hacerla retroceder.

El primer indicio de que algo revolucionario estaba a punto de ser descubierto se produjo en 1998 durante un estudio de supernovas de tipo 1A. Estas explosiones masivas de estrellas gigantes moribundas son extremadamente útiles para los astrónomos porque siempre emiten la misma cantidad de luz y, por tanto, pueden utilizarse como las llamadas «velas estándar» para calcular las distancias en el cosmos. La idea es muy sencilla. Piensa en las luciérnagas por la noche: todas brillan con la misma intensidad intrínseca. Midiendo su brillo desde el lugar en el que te encuentras, puedes calcular su distancia.

El estudio de 1998 fue realizado por dos grupos internacionales de astrónomos, entre los que se encontraban los estadounidenses Adam Riess y Saul Perlmutter, y Brian Schmidt en Australia. Utilizando ocho telescopios de todo el mundo, su objetivo era utilizar la distancia de las supernovas de tipo 1A para calcular la tasa de expansión del universo, conocida como la Constante de Hubble (aunque en realidad, como la tasa de expansión del universo varía con el tiempo, técnicamente no es una constante).

Los resultados del estudio fueron sorprendentes. Las supernovas lejanas que explotaron cuando el universo tenía sólo 2/3 de su edad actual eran mucho más débiles de lo que deberían haber sido, y por tanto estaban mucho más lejos. La implicación de esto era que el universo se había expandido mucho más rápido de lo que debería haberlo hecho, si las ideas actuales eran correctas.

Enfrentados con mucho escepticismo en la comunidad astronómica cuando se revelaron estos resultados, las observaciones fueron pronto replicadas por otros equipos y otros métodos. Con el cambio de milenio, quedó claro que la expansión del universo no se está ralentizando, como se creía. En realidad, se está acelerando.

Aún más extraño, la expansión se había desacelerado, como era de esperar, hasta siete u ocho mil millones de años después del Big Bang. Pero entonces, por razones completamente desconocidas, una misteriosa «fuerza antigravitatoria» comenzó a dominar, superando el freno que la gravedad ponía a la expansión, que entonces invirtió su desaceleración y comenzó a acelerar.

Pueden imaginar lo impactante que fue esta revelación para los astrónomos y cosmólogos.

La fuerza responsable de esta aceleración fue bautizada por los científicos como energía oscura. En este caso, oscuro significa desconocido y no literalmente oscuro, como es el caso de la materia oscura. Cabe señalar que la energía oscura y la materia oscura son fenómenos completamente ajenos. Leer más: ¿Qué es la materia oscura?

Para aumentar el misterio, las propiedades de esta extraña energía oscura parecen coincidir con la constante cosmológica de Einstein, a veces llamada su factor de falseamiento y posteriormente descrita por el propio Einstein como el mayor error profesional de su vida. Einstein detestaba la idea de un universo en expansión y prefería el estático postulado por la cosmología del estado estacionario, que era popular a principios del siglo XX. Inventó una fuerza antigravitatoria, de origen indefinido, para contrarrestar la expansión observada del universo, lo que daría lugar a un universo en no expansión. Sin embargo, Einstein se retractó posteriormente de esta idea, que no estaba respaldada por las observaciones.

La energía oscura es uno de los grandes misterios sin resolver de la cosmología. Actualmente se cree que constituye el 68% de todo lo que hay en el universo, mientras que la materia normal, llamada «bariónica» -toda la materia que podemos ver realmente- comprende un mero 5%, y el resto consiste en materia oscura, otro enorme misterio cósmico.

La energía oscura se comporta como la fuerza antigravitatoria de Einstein, pero su naturaleza y origen siguen siendo desconocidos. Uno de sus mayores misterios es por qué la energía oscura empezó a dominar el ritmo de expansión del universo en un momento determinado miles de millones de años después del Big Bang. Si existe ahora, ¿por qué no estuvo allí todo el tiempo?

La física de la energía oscura es muy especulativa. Una idea que ha ganado terreno en los últimos años es que la energía oscura se asemeja a una fuerza conocida como «quintaesencia», que es un pariente del campo de Higgs. Pero hasta el momento no hay evidencia observacional que apoye o descarte esto.

Los cosmólogos tampoco tienen idea de si la energía oscura continuará acelerando la expansión del universo para siempre, llevando a un escenario, muy en el futuro, en el que la aceleración superará las fuerzas que mantienen unido al universo y literalmente desgarrará toda la materia del cosmos, en un escenario de pesadilla conocido como el Big Rip.

Hay varias misiones espaciales actuales y futuras y estudios terrestres que investigarán la naturaleza de la energía oscura, incluyendo el telescopio en órbita WFIRST de la NASA y el estudio internacional sobre la energía oscura, con sede en Chile.

Se espera que pronto lleguemos a una mayor comprensión de esta misteriosa fuerza, que tanto influye en el futuro del cosmos, pero para conseguir esa comprensión necesitamos esbozar una historia mucho más completa del universo. Sin embargo, la arqueología de 13.700 millones de años es extremadamente difícil y requiere mucho tiempo, ya que hay muchos estratos antiguos de esa historia que faltan o son indistintos, por lo que no podemos esperar ninguna revelación repentina.

Finalidad: El universo se expande más rápido de lo que predecían las antiguas teorías. La energía oscura, uno de los grandes misterios sin resolver de la cosmología, puede ser la causa de su expansión acelerada. Se cree que la energía oscura constituye el 68% de todo lo que hay en el universo.