Uno de los mayores misterios de la ciencia —la energía oscura— en realidad no existe, según investigadores que buscan resolver el enigma de cómo se está expandiendo el Universo. Durante los últimos 100 años, los físicos han asumido generalmente que el cosmos crece de manera uniforme en todas las direcciones. Utilizaron el concepto de energía oscura como un comodín para explicar una física desconocida que no podían entender, pero la teoría, aunque intrigante, siempre ha tenido problemas.
Ahora, un equipo de físicos y astrónomos de la Universidad de Canterbury en Christchurch, Nueva Zelanda, está desafiando el statu quo, utilizando un análisis mejorado de las curvas de luz de supernovas para mostrar que el Universo se está expandiendo de una manera más variada y “grumosa”. La nueva evidencia respalda el modelo timescape de expansión cósmica, el cual no requiere energía oscura porque las diferencias en el estiramiento de la luz no son el resultado de un Universo que acelera, sino una consecuencia de cómo calibramos el tiempo y la distancia.
Este modelo considera que la gravedad ralentiza el tiempo, por lo que un reloj ideal en el espacio vacío avanza más rápido que dentro de una galaxia. El modelo sugiere que un reloj en la Vía Láctea sería aproximadamente un 35 % más lento que uno ubicado en una posición promedio en los grandes vacíos cósmicos, lo que significaría que miles de millones de años más habrían transcurrido en los vacíos. Esto permitiría, a su vez, una mayor expansión del espacio, dando la apariencia de que la expansión se está acelerando cuando estos vastos vacíos crecen y dominan el Universo.
El profesor David Wiltshire, quien lideró el estudio, comentó: Nuestros hallazgos muestran que no necesitamos energía oscura para explicar por qué el Universo parece expandirse a un ritmo acelerado. La energía oscura es una identificación errónea de variaciones en la energía cinética de la expansión, que no es uniforme en un Universo tan irregular como el nuestro. Y añadió: La investigación proporciona evidencia convincente que podría resolver algunas de las principales preguntas en torno a las peculiaridades de nuestro cosmos en expansión. Con nuevos datos, el mayor misterio del Universo podría resolverse para finales de la década.
La energía oscura se considera comúnmente una fuerza débil de antigravedad que actúa independientemente de la materia y que constituye alrededor de dos tercios de la densidad de masa-energía del Universo. El modelo estándar Lambda Materia Oscura Fría (ΛCDM) del Universo requiere energía oscura para explicar la aceleración observada en la tasa de expansión del 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 si la expansión del Universo no estuviera acelerándose. Sin embargo, la tasa actual de expansión del Universo está siendo cada vez más cuestionada por nuevas observaciones.
En primer lugar, la evidencia del resplandor posterior al Big Bang —conocido como Fondo Cósmico de Microondas (CMB)— muestra que la expansión del Universo temprano no coincide con la expansión actual, una anomalía conocida como la “tensión de Hubble”.
Además, un análisis reciente de nuevos datos de alta precisión realizado por el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) ha encontrado que el modelo ΛCDM no se ajusta tan bien como los modelos en los que la energía oscura “evoluciona” 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 100 años de antigüedad: la ecuación de Friedmann.
Esta asume que, en promedio, el Universo se expande uniformemente, como si todas las estructuras cósmicas pudieran mezclarse en una sopa homogénea sin estructura. Sin embargo, el Universo actual contiene una compleja red cósmica de cúmulos de galaxias en hojas y filamentos que rodean y atraviesan vastos vacíos.
El profesor Wiltshire añadió: Ahora tenemos tantos datos que, en el siglo XXI, finalmente podemos responder a la pregunta: ¿cómo y por qué emerge una ley de expansión simple a partir de la complejidad? Una ley de expansión simple consistente con la relatividad general de Einstein no tiene que obedecer la ecuación de Friedmann.
Los investigadores afirman que el satélite Euclid de la Agencia Espacial Europea, lanzado en julio de 2023, tiene el poder de probar y distinguir la ecuación de Friedmann de la alternativa timescape. Sin embargo, esto requerirá al menos 1000 observaciones independientes de supernovas de alta calidad. Cuando el modelo propuesto timescape fue probado por última vez en 2017, el análisis sugería que era solo un ajuste ligeramente mejor que el ΛCDM como explicación de la expansión cósmica. Por ello, el equipo de Christchurch trabajó estrechamente con el equipo de colaboración Pantheon+, quienes habían producido minuciosamente un catálogo de 1,535 supernovas distintas.
Afirman que los nuevos datos ahora proporcionan “evidencia muy sólida” a favor de timescape. También podría apuntar a una resolución convincente de la tensión de Hubble y otras anomalías relacionadas con la expansión del Universo. Los investigadores dicen que se necesitan más observaciones de Euclid y del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman para reforzar el apoyo al modelo timescape, con la carrera ahora en marcha para utilizar esta riqueza de nuevos datos y revelar la verdadera naturaleza de la expansión cósmica y la energía oscura.
FUENTES
Antonia Seifert, Zachary G Lane, Marco Galoppo, Ryan Ridden-Harper, David L Wiltshire, Supernovae evidence for foundational change to cosmological models, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 537, Issue 1, February 2025, Pages L55–L60, doi.org/10.1093/mnrasl/slae112