¿Fantasmas en el universo?

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El modelo cosmológico estándar ha introducido en la física dos conceptos nuevos, que no existían antes:

• La materia oscura: Parece ser cinco veces más abundante que la materia ordinaria, pero no sabemos lo que es, qué la compone. Sólo sabemos que parece estar sujeta a la gravedad, y hasta ahora se ha llegado a la conclusión de su existencia por dos caminos diferentes: a) Analizando el movimiento de rotación de las galaxias, que parece exigir que haya en ellas más masa de la que podemos ver. b) Estudiando la radiación cósmica de fondo de microondas, que ha servido de base para ajustar el modelo cosmológico estándar.
• La energía oscura: No tenemos ni idea de lo que es. Algunos hablan de una quinta interacción (o fuerza) fundamental, la quintaesencia, que se uniría a las cuatro que conocemos: gravitación, electromagnética, fuerte y débil. Otros ofrecen otras explicaciones, ninguna de las cuales ha recibido confirmación experimental. La hipótesis de su existencia se apoya también en dos observaciones: a) Analizando la velocidad de expansión del universo, tras el descubrimiento, en 1998, de que dicha velocidad se está acelerando. b) Estudiando la radiación cósmica de fondo de microondas, que ha servido de base para ajustar el modelo cosmológico estándar.

Alexander Fridman
(Александр Фридман)

Ante todo, debo señalar que en los dos casos citados no tenemos descubrimientos, sino hipótesis que intentan explicar los datos que conocemos. Como expliqué en otros artículos, las hipótesis científicas sólo se consideran confirmadas cuando realizan predicciones acertadas sorprendentes, lo que hasta ahora no se ha conseguido, ni con la hipótesis de la materia oscura, ni con la de la energía oscura.

Uno de los instrumentos de observación del cosmos más importante entre los desarrollados últimamente, se llama DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument, en español Instrumento Espectroscópico para la Energía Oscura). Su objetivo es analizar millones de galaxias, desde las más próximas a las más alejadas, para intentar deducir propiedades de la energía oscura, el término de la ecuación cosmológica de Einstein y Fridman representado por la constante Λ.

Pues bien: acaban de publicarse los primeros resultados de DESI, que se plasman en 270 terabytes de datos sobre galaxias y cuásares, cuya luz partió hacia nosotros hace hasta 11.000 millones de años. Y los primeros análisis de esos resultados no confirman las predicciones del modelo estándar, lo que se considera como una bomba cosmológica. Dichos resultados parecen indicar (falta confirmarlo) que la constante de la energía oscura (Λ) no es constante, como se había supuesto, sino que varía con el tiempo de acuerdo con un proceso parecido al siguiente:

1. Inicialmente tendría un valor relativamente bajo. El universo era pequeño, toda su masa estaba comprimida en un volumen reducido, y la gravedad era entonces la interacción dominante.
2. A partir de cierto momento, la energía oscura superó a la gravedad como interacción dominante en un cosmos cada vez más grande. Pero eso ocurrió porque había aparecido otro tipo de energía oscura, la energía oscura fantasma, que al principio no existía, pero que fue creciendo a medida que el universo se expandía. El universo comenzó entonces a expandirse aceleradamente, como se descubrió en 1998.
3. Hace unos 4500 millones de años, la energía oscura básica, junto con la energía oscura fantasma, alcanzó su densidad máxima. Desde entonces ha disminuido, porque la energía oscura fantasma está despareciendo. La expansión del universo sigue todavía acelerándose, pero ya no tan deprisa como hace 4500 millones de años.

Si se confirman estos resultados (su significación estadística actual es 4,2σ, y para que puedan considerarse confirmados debería ser al menos 5σ), nos encontraremos en la siguiente situación:

• La constante de la energía oscura (Λ) no sería constante, por lo que las ecuaciones cosmológicas de Einstein y Fridman no serían correctas. Habría que rehacer la teoría.
• La hipótesis de la quintaesencia quedaría descartada.
• La energía oscura, si realmente existe, sería mucho más compleja de lo que se pensaba.
• A medida que la energía oscura disminuye, al desaparecer su versión fantasma, el universo decelerará su expansión, y su futuro sería impredecible. Podría seguir expandiéndose indefinidamente cada vez más despacio; alcanzar un tamaño máximo y quedarse allí; o empezar a contraerse para terminar en un Big Crunch.

Los últimos descubrimientos, por lo tanto, aumentan el misterio y acaban con la sensación, que muchos cosmólogos intentaban favorecer, de que ya lo sabemos todo. Tal como están las cosas, el modelo cosmológico estándar no puede considerarse validado, como he dicho varias veces en estos artículos.

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Manuel Alfonseca