Los astrónomos usan la luz de estrellas distantes, como la Nebulosa de la Hélice que se ve aquí, para medir la expansión aparente del universo. Una nueva investigación sugiere que puede haber más en la imagen que no estamos viendo. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SSC)
La expansión del universo podría ser un espejismo, sugiere un nuevo estudio potencialmente controvertido. Este replanteamiento del cosmos también sugiere soluciones para los acertijos de la energía oscura y la materia oscura, que los científicos creen que representan alrededor del 95 % de la energía y la materia totales del universo, pero siguen siendo un misterio.
El nuevo enfoque novedoso se detalla en un artículo publicado el 2 de junio en la revista Classical and Quantum Gravity , por el profesor de física teórica de la Universidad de Ginebra, Lucas Lombriser .
Los científicos saben que el universo se está expandiendo debido al desplazamiento hacia el rojo, el estiramiento de la longitud de onda de la luz hacia el extremo más rojo del espectro a medida que el objeto que la emite se aleja de nosotros. Las galaxias distantes tienen un corrimiento al rojo más alto que las más cercanas a nosotros, lo que sugiere que esas galaxias se están alejando cada vez más de la Tierra.
Más recientemente, los científicos han encontrado evidencia de que la expansión del universo no es fija, sino que en realidad se está acelerando cada vez más rápido. Esta expansión acelerada es capturada por un término conocido como constante cosmológica , o lambda.
La constante cosmológica ha sido un dolor de cabeza para los cosmólogos porque las predicciones de su valor hechas por la física de partículas difieren de las observaciones reales en 120 órdenes de magnitud . Por lo tanto, la constante cosmológica ha sido descrita como «la peor predicción en la historia de la física».
Los cosmólogos a menudo intentan resolver la discrepancia entre los diferentes valores de lambda proponiendo nuevas partículas o fuerzas físicas, pero Lombriser lo aborda reconceptualizando lo que ya existe.
«En este trabajo, nos ponemos un nuevo par de anteojos para mirar el cosmos y sus acertijos sin resolver al realizar una transformación matemática de las leyes físicas que lo gobiernan», dijo Lombriser a WordsSideKick.com por correo electrónico.
En la interpretación matemática de Lombriser, el universo no se expande, sino que es plano y estático, como creía una vez Einstein. Los efectos que observamos que apuntan a la expansión se explican, en cambio, por la evolución de las masas de partículas, como protones y electrones, a lo largo del tiempo.
En esta imagen, estas partículas surgen de un campo que impregna el espacio-tiempo. La constante cosmológica se establece por la masa del campo y debido a que este campo fluctúa, las masas de las partículas que da a luz también fluctúan. La constante cosmológica aún varía con el tiempo, pero en este modelo esa variación se debe al cambio de masa de las partículas a lo largo del tiempo, no a la expansión del universo.
En el modelo, estas fluctuaciones de campo dan como resultado mayores desplazamientos al rojo para los cúmulos de galaxias distantes de lo que predicen los modelos cosmológicos tradicionales. Y así, la constante cosmológica se mantiene fiel a las predicciones del modelo.
«Me sorprendió que el problema de la constante cosmológica simplemente parece desaparecer en esta nueva perspectiva del cosmos», dijo Lombriser.
Una receta para el universo oscuro.
El nuevo marco de Lombriser también aborda algunos de los otros problemas apremiantes de la cosmología, incluida la naturaleza de la materia oscura. Este material invisible supera en número a las partículas de materia ordinaria en una proporción de 5 a 1, pero sigue siendo un misterio porque no interactúa con la luz.
Lombriser sugirió que las fluctuaciones en el campo también podrían comportarse como el llamado campo de axiones, siendo los axiones partículas hipotéticas que son uno de los candidatos sugeridos para la materia oscura.
Estas fluctuaciones también podrían acabar con la energía oscura, la fuerza hipotética que estira la estructura del espacio y, por lo tanto, separa las galaxias cada vez más rápido. En este modelo, el efecto de la energía oscura, según Lombriser, se explicaría por las masas de partículas que tomaron un camino evolutivo diferente en épocas posteriores del universo.
En esta imagen «no hay, en principio, necesidad de energía oscura», agregó Lombriser.
La investigadora postdoctoral de la Universidad ECCI, Bogotá, Colombia, Luz Ángela García , quedó impresionada con la nueva interpretación de Lombriser y la cantidad de problemas que resuelve.
«El artículo es bastante interesante y proporciona un resultado inusual para múltiples problemas en cosmología», dijo a WordsSideKick.com, que no participó en la investigación. «La teoría proporciona una salida para las tensiones actuales en cosmología».
Sin embargo, García instó a la cautela al evaluar los hallazgos del artículo, diciendo que contiene elementos en su modelo teórico que probablemente no se puedan probar de forma observacional, al menos en un futuro cercano.
https://www.livescience.com/physics-mathematics/dark-energy/the-expansion-of-the-universe-could-be-a-mirage-new-theoretical-study-suggests