Un investigador de la Universidad de Queensland ha desarrollado un nuevo modelo matemático para explicar la evolución del universo que, por primera vez, incluye regiones de materia en colapso y vacíos en expansión.
El Dr. Leonardo Giani y un equipo de la Facultad de Matemáticas y Física de la UQ utilizaron datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que mide el universo hasta 11 mil millones de años luz. La investigación se ha publicado en Physical Review Letters.
«Este nuevo modelo puede cambiar la forma en que los físicos y cosmólogos observan el universo», afirmó el Dr. Giani.
«El modelo estándar, que mapea el universo desde el Big Bang hasta la actualidad, presenta partículas de materia del mismo tamaño que no interactúan entre sí.
«Pero en realidad, podemos ver que existen estrellas, agujeros negros, cúmulos de galaxias y regiones vacías que interactúan constantemente mediante fuerzas como la gravedad, que el modelo estándar no tiene en cuenta.
Durante 30 años, los científicos han intentado explicar qué sucede a medida que este complejo universo se expande, y ha habido numerosos intentos inusuales de encontrar soluciones.
Sabemos que existen vacíos y regiones en colapso, pero no sabíamos realmente cómo calcular su impacto en las mediciones.
Mi modelo ofrece una fórmula para calcularlo, sin necesidad de física nueva.
Este marco utiliza términos matemáticos simples para describir cómo la aparición de estructuras complejas en el universo afecta nuestras mediciones cosmológicas.
El equipo del Dr. Giani se propuso identificar el tamaño mínimo que debe tener un vacío para influir en las mediciones (denominado R_v), así como el tamaño mínimo que debe tener un cúmulo (denominado R_c).
Conjuntos de datos independientes, incluidos los datos DESI, se representaron gráficamente en los ejes x e y, mostrando los tamaños mínimos de las regiones en colapso y expansión que pueden afectar las mediciones cosmológicas.
El modelo estándar del universo debería ver todos los contornos de estos conjuntos de datos superpuestos en la esquina superior derecha, donde los tamaños de las regiones en expansión y contracción serían demasiado grandes para que existieran, explicó el Dr. Giani.
En cambio, se superponen en una región diferente, lo que indica que grandes vacíos del espacio podrían ser responsables del comportamiento anómalo observado en los datos.
El Dr. Giani afirmó que el nuevo modelo también aborda los dos mayores problemas de la era moderna. Cosmología: La tensión de Hubble y la evidencia de la energía oscura dinámica.
La tensión de Hubble es una discrepancia entre dos métodos para calcular la tasa de expansión del universo, mientras que la energía oscura dinámica es una teoría que sostiene que la energía no es constante, sino que cambia o se debilita con el tiempo.
«Nuestro modelo tiene la capacidad de abordar ambos», afirmó el Dr. Giani.
«Si se asume que la energía oscura se está debilitando y luego se intenta inferir la velocidad de expansión del universo a partir de esos datos, se obtiene una medición aún más baja de la tasa de expansión del universo: las soluciones a un problema generan otro.
«En nuestro modelo, cualquier debilitamiento de la energía es simplemente un recuento detallado de cómo se ve el universo hoy en día; se comporta como si se estuviera debilitando, pero podría no estarlo.
«En nuestro gráfico, el recuadro verde es una región donde se resuelve la tensión de Hubble.
«En esencia, cuando nos preguntamos si la complejidad del universo se reflejaba en los datos de DESI, el resultado fue afirmativo, y nuestro marco puede explicar todas las observaciones».
Con información de arXiv
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