Un nuevo estudio acerca de la expansión del universo titulado «Numerical implementation of flat FLRW models of cosmic expansion with Planck 2018 cosmological parameters» ha sido publicado en la revista en European Journal of Physics (IOPscience), la revista revisada por pares coeditada por el Institute of Physics (IOP) y la European Physical Society (EPS). El trabajo, registrado con el DOI 10.1088/1361-6404/ae6377, está firmado por un equipo del Máster Universitario en Astrofísica y Astronomía de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR), liderado por Homer Dávila Gutiérrez, FRAS, y con la coautoría de Julio Carlos Bertua Marasca.
Qué son las ecuaciones de Friedmann
La forma en que el Universo se expande no es una metáfora: es una descripción matemática exacta que nace de las ecuaciones de campo de la Relatividad General cuando se asume que el cosmos es, a gran escala, homogéneo e isótropo. Esa hipótesis, conocida como principio cosmológico, da lugar a la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), y de ella se derivan las ecuaciones de Friedmann, que gobiernan cómo evoluciona con el tiempo el factor de escala a(t): la cantidad que mide cuánto se ha estirado la geometría del Universo respecto a su tamaño actual.
Toda la cosmología del modelo estándar, desde la expansión primordial hasta la aceleración actual atribuida a la energía oscura, se sigue de integrar esas ecuaciones con los ingredientes físicos correctos: radiación, materia no relativista, y una componente de energía oscura caracterizada por su ecuación de estado.
Qué se hizo
El artículo toma una versión del problema rigurosa y a la vez didácticamente limpia: un Universo espacialmente plano, sin curvatura, alimentado con los parámetros cosmológicos medidos por la misión Planck en 2018 para el modelo de concordancia ΛCDM. Esos parámetros incluyen las densidades actuales de radiación, materia y energía oscura, junto con el valor del parámetro de Hubble H₀.
Con esos ingredientes implementamos una integración numérica explícita de la ecuación de aceleración de Friedmann acoplada a la ecuación de continuidad de un fluido perfecto con ecuación de estado barotrópica p = wρ. El motor numérico es un esquema de Euler explícito implementado en Python, deliberadamente simple. El resultado funciona como un pequeño laboratorio computacional: permite evolucionar a(t) hacia el pasado y hacia el futuro, variando el parámetro w de la componente dominante y observando cómo cambia la historia de expansión del cosmos.
Los cuatro regímenes explorados
El valor de w define el comportamiento físico de la componente que domina la dinámica del Universo. En el artículo exploramos cuatro casos representativos:
w = −1 — el modelo de concordancia ΛCDM. Equivale a una constante cosmológica. Es la hipótesis estándar actualmente aceptada sobre la naturaleza de la energía oscura y el marco que mejor ajusta las observaciones combinadas de CMB, supernovas tipo Ia y estructura a gran escala.
w < −1 — energía fantasma. Una componente hipotética con presión aún más negativa que la constante cosmológica. Su dinámica conduce, en muchos escenarios, a una singularidad futura llamada Big Rip, en la que la propia estructura del espacio-tiempo se desgarra en un tiempo finito.
w = −2/3 — paredes de dominio. Valor asociado a defectos topológicos bidimensionales que habrían podido formarse en transiciones de fase del Universo primitivo. La historia de expansión correspondiente es distinta de la de ΛCDM y sirve como contraste pedagógicamente poderoso.
w = −1/3 — cuerdas cósmicas. Defectos topológicos unidimensionales asociados a la ruptura espontánea de simetría en ciertos modelos de teoría de gran unificación. Su ecuación de estado representa la frontera entre expansión acelerada y desacelerada.
Cada régimen produce una trayectoria cualitativamente distinta para a(t), y el código las visualiza con claridad en amplias ventanas de tiempo cósmico.
Por qué un esquema de Euler
La decisión de usar un integrador explícito tan simple como el de Euler no es accidental. La cosmología computacional moderna dispone, desde luego, de integradores mucho más sofisticados y de paquetes especializados como CLASS o CAMB, que resuelven el sistema de perturbaciones acoplado con precisión de sub-porcentaje. Pero el objetivo de este artículo es distinto: mostrar, de manera completamente transparente, cómo se pasa de las ecuaciones de Friedmann escritas en un cuaderno a una simulación que reproduce fielmente el comportamiento del Universo observado, sin que haya nada oculto dentro de una caja negra.
Esta claridad conceptual es exactamente la línea editorial de European Journal of Physics: una revista dedicada a la física con enfoque pedagógico riguroso, que publica trabajos útiles tanto para la docencia universitaria avanzada como para la investigación de nivel inicial en cosmología computacional. El artículo, por tanto, no pretende competir en precisión numérica con los códigos profesionales, sino demostrar que los fundamentos de la cosmología del modelo estándar pueden implementarse con pocas líneas de código y reproducirse en cualquier computador personal.
Significado del trabajo
La publicación representa varias cosas a la vez.
Es, en primer lugar, una investigación formalizada a través de un proceso de revisión por pares y publicada en una revista indexada del sistema IOPscience, surgida del entorno académico del Máster en Astrofísica y Astronomía de UNIR. En segundo lugar, se suma al cuerpo de trabajos que firma Homer Dávila Gutiérrez, FRAS, como parte de su actividad investigadora en curso, en paralelo a su condición de primer astrofísico de Costa Rica y Centroamérica electo Fellow de la Royal Astronomical Society.
Y, quizá lo más importante, deja un recurso reproducible. Cualquier estudiante, docente o lector interesado puede tomar el planteamiento del artículo, implementarlo en su propia máquina y ver por sí mismo cómo se expande el Universo bajo distintas hipótesis físicas. En una disciplina donde las grandes colaboraciones trabajan con herramientas opacas para el no especialista, un código transparente es también una contribución.
Enlace al artículo
El artículo completo está disponible, con acceso institucional, en IOPscience:
🔗 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6404/ae6377
DOI: 10.1088/1361-6404/ae6377 Revista: European Journal of Physics (IOP Publishing / European Physical Society)
© 2026 SKYCR.ORG | Homer Dávila Gutiérrez, FRAS. Todos los derechos reservados. Prohibida la reproducción total o parcial sin autorización expresa. Fuente original: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6404/ae6377
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
