Uno de los mayores misterios de la ciencia, la energía oscura, en realidad no existe, según los investigadores que buscan resolver el enigma de cómo se expande el universo.
Su análisis se ha publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Durante los últimos 100 años, los físicos han asumido generalmente que el cosmos crece de manera uniforme en todas las direcciones. Emplearon el concepto de energía oscura como un sustituto para explicar la física desconocida que no podían entender, pero la polémica teoría siempre ha tenido sus problemas.
Ahora, un equipo de físicos y astrónomos de la Universidad de Canterbury en Christchurch, Nueva Zelanda, están desafiando el status quo, utilizando un análisis mejorado de las curvas de luz de las supernovas para demostrar que el universo se está expandiendo de una manera más variada y «más irregular».
La nueva evidencia apoya el modelo de expansión cósmica del «paisaje temporal», que no necesita energía oscura porque las diferencias en el estiramiento de la luz no son el resultado de un universo en aceleración, sino una consecuencia de cómo calibramos el tiempo y la distancia.
Tiene en cuenta que la gravedad ralentiza el tiempo, por lo que un reloj ideal en el espacio vacío funciona más rápido que dentro de una galaxia.
El modelo sugiere que un reloj en la Vía Láctea sería aproximadamente un 35 por ciento más lento que el mismo en una posición promedio en grandes vacíos cósmicos, lo que significa que habrían pasado miles de millones de años más en los vacíos. Esto, a su vez, permitiría una mayor expansión del espacio, haciendo que parezca que la expansión se está acelerando cuando esos vastos vacíos crecen hasta dominar el universo.
El profesor David Wiltshire, que dirigió el estudio, afirmó: «Nuestros hallazgos muestran que no necesitamos la energía oscura para explicar por qué el universo parece expandirse a un ritmo acelerado.
«La energía oscura es una identificación errónea de las variaciones en la energía cinética de expansión, que no es uniforme en un universo tan irregular como el que realmente habitamos».
Añadió: «La investigación proporciona evidencia convincente que puede resolver algunas de las preguntas clave sobre las peculiaridades de nuestro cosmos en expansión.
«Con nuevos datos, el mayor misterio del universo podría resolverse a finales de la década».
Se cree comúnmente que la energía oscura es una fuerza antigravedad débil que actúa independientemente de la materia y constituye alrededor de dos tercios de la densidad de masa-energía del universo.
El modelo estándar Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) del universo requiere energía oscura para explicar la aceleración observada en la velocidad a la que se expande el cosmos.
Los científicos basan esta conclusión en mediciones de las distancias a las explosiones de supernovas en galaxias distantes, que parecen estar más lejos de lo que deberían estar si la expansión del universo no se estuviera acelerando.
Sin embargo, la tasa actual de expansión del universo está siendo cuestionada cada vez más por nuevas observaciones.
En primer lugar, la evidencia del resplandor del Big Bang, conocido como el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), muestra que la expansión del universo primitivo está en desacuerdo con la expansión actual, una anomalía conocida como la «tensión de Hubble».
Además, un análisis reciente de nuevos datos de alta precisión del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ha descubierto que el modelo ΛCDM no se ajusta tan bien a los modelos en los que la energía oscura está «evolucionando» con el tiempo, en lugar de permanecer constante.
Tanto la tensión de Hubble como las sorpresas reveladas por DESI son difíciles de resolver en modelos que utilizan una ley de expansión cósmica simplificada de hace 100 años: la ecuación de Friedmann.
Esto supone que, en promedio, el universo se expande de manera uniforme, como si todas las estructuras cósmicas pudieran pasarse por una licuadora para hacer una sopa sin rasgos distintivos, sin una estructura complicada. Sin embargo, el universo actual en realidad contiene una compleja red cósmica de cúmulos de galaxias en láminas y filamentos que rodean y enhebran vastos espacios vacíos.
El profesor Wiltshire añadió: «Ahora tenemos tantos datos que en el siglo XXI finalmente podemos responder a la pregunta: ¿cómo y por qué surge una ley de expansión promedio simple de la complejidad?
«Una ley de expansión simple consistente con la relatividad general de Einstein no tiene por qué obedecer a la ecuación de Friedmann».
Los investigadores dicen que el satélite Euclid de la Agencia Espacial Europea, que se lanzó en julio de 2023, tiene el poder de probar y distinguir la ecuación de Friedmann de la alternativa del paisaje temporal. Sin embargo, esto requerirá al menos 1.000 observaciones de supernovas independientes de alta calidad.
Cuando el modelo de paisaje temporal propuesto se probó por última vez en 2017, el análisis sugirió que solo se ajustaba ligeramente mejor que el ΛCDM como explicación de la expansión cósmica, por lo que el equipo de Christchurch trabajó en estrecha colaboración con el equipo de colaboración Pantheon+ que había producido minuciosamente un catálogo de 1.535 supernovas distintas.
Dicen que los nuevos datos ahora proporcionan «evidencia muy sólida» para el paisaje temporal. También pueden apuntar a una resolución convincente de La tensión de Hubble y otras anomalías relacionadas con la expansión del universo.
Se necesitan más observaciones de Euclid y del telescopio espacial Nancy Grace Roman para reforzar el apoyo al modelo del paisaje temporal, dicen los investigadores, y ahora se está empezando a utilizar esta riqueza de nuevos datos para revelar la verdadera naturaleza de la expansión cósmica y la energía oscura.
Con información de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
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