Durante décadas, los científicos han estado desconcertados por el hecho de que nuestro universo se está expandiendo. Desde un punto de vista lógico, la gravedad debería atraer galaxias entre sí, pero las observaciones de la década de 1990 demostraron que el Universo no solo se está expandiendo, se está expandiendo con una tendencia acelerada, y la llamada energía oscura es la culpable.
La energía oscura (que no debe confundirse con la materia oscura) es una fuerza hipotética que representa hasta el 68,3 por ciento de toda la energía en el universo observable. Y los científicos creen que esta energía aleja a las galaxias unas de otras. Sin embargo, a pesar de muchas pruebas indirectas de su existencia, nadie ha podido determinar directamente la presencia de energía oscura, o al menos explicar adecuadamente de dónde proviene.
Sin embargo, según la nueva hipótesis, la respuesta a esta pregunta yacía literalmente ante nuestras narices. Según esta hipótesis, la energía oscura es absolutamente común cuando se ve desde el punto de vista de una de las leyes fundamentales del universo, que a menudo olvidamos cuando consideramos este tema. Esta ley fundamental es la ley de conservación de la energía. Hablan de él en la escuela secundaria. En palabras simples, dice lo siguiente: la energía no puede simplemente crearse o destruirse, no puede simplemente desaparecer. Lo único que puede hacer es fluir de un estado a otro o pasar de un cuerpo a otro. La mayor parte de nuestra física fundamental se basa en esta ley.
Un nuevo estudio realizado por un equipo de físicos de diferentes instituciones sugiere que si ocurriera incluso una pérdida sutil de energía durante los primeros días del universo, esto podría explicar la naturaleza de la energía oscura de la que muchos científicos están hablando hoy. Los autores del estudio agregan que, es muy posible que esta filtración, aunque violó una ley fundamental, la violó de manera tan insignificante que al final nadie se habría dado cuenta.
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La hipótesis es bastante atrevida, cabe señalar. Pero aquí es interesante comprender qué llevó exactamente a los investigadores a tal hipótesis. Para comprender el tema de la energía oscura y tratar de explicarlo, es necesario remontarse a 1917, el año en que Einstein trató de comprender por qué el universo es estático y no tiende a encogerse ni expandirse. En ese momento, esta teoría fue muy popular.
Para explicar la ausencia de un vínculo gravitacional, Einstein sugirió que debe haber algo en el universo que podría crear resistencia a la gravedad a escala universal. Así apareció la constante cosmológica. Sin embargo, abandonó esta idea en 1929 cuando el astrónomo Edwin Hubble vio por primera vez los signos de un universo en expansión, que anotó en sus cálculos. A principios de los 90 del siglo pasado, los científicos demostraron que el Universo se expande con aceleración, y la constante de Einstein volvió a ser relevante. Los astrofísicos han llegado a creer que esta constante, de la que hablaba Einstein en sus obras hace varias décadas, de hecho, siempre ha sido lo que hoy llamamos energía oscura.
Entonces, ¿qué es esto, energía oscura? En un sentido general, se considera como una constante cosmológica, una densidad de energía invariable que surge y llena uniformemente el espacio del Universo. Sabemos por la mecánica cuántica que, de hecho, el espacio vacío nunca está vacío, está lleno de partículas cuánticas y la energía que aparece bajo la influencia de la aparición y desaparición de estas partículas. Y algunas de estas partículas pueden tener un poder repulsivo, esa energía muy oscura.
Quizás el punto más controvertido es que la cantidad predicha de energía oscura emergente en el marco de este proceso debería ser mayor que el indicador presentado actualmente teniendo en cuenta la observación de la expansión del Universo, hasta 120 órdenes de magnitud más, para ser más precisos. Esto puede indicar que medimos este volumen incorrectamente o que no entendemos en absoluto dónde se origina exactamente la energía oscura.
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Una nueva investigación sugiere que este último es el escenario más probable, y en esta ocasión se plantea una nueva hipótesis. ¿Qué pasaría si, al principio de su aparición, el universo experimentara alguna fuga de energía y esta pérdida marcara el ritmo para el surgimiento de la energía oscura?
“En nuestro modelo, la energía oscura está representada por algo que puede indicar la cantidad de energía y el impulso que se ha perdido en toda la historia del universo”, dice uno de los investigadores, Alejandro Pérez.
En el centro de esta nueva hipótesis es un modelo alternativo de relatividad general, al que llegó Einstein en la década de 1910. Se llama modelo de gravedad unimodular. Según ella, la energía no tiene que conservarse en absoluto. Al mismo tiempo, los investigadores dicen que al aplicar el modelo de gravedad unimodular en los cálculos, el valor de la constante cosmológica se correlaciona idealmente con aquellas observaciones según las cuales nuestro universo se expande con aceleración.
También es importante señalar que este modelo no necesariamente contradice fuertemente nuestra comprensión actual del universo. Aunque la desaparición de la energía en el Universo temprano afectará el cambio en los valores de los volúmenes de energía oscura, no afectará a nada más, o al menos no se notará en nuestros experimentos modernos.
"La energía de la sustancia que forma la materia puede transferirse al campo gravitacional, y esta 'pérdida de energía' actuará como una constante cosmológica; no se diluirá más tarde con la expansión del universo", dice Thibault Josse, otro miembro del equipo de investigación.
“Teniendo esto en cuenta, la pérdida o creación de energía en el pasado distante podría tener graves consecuencias hoy y a un nivel completamente diferente y a mayor escala”.
Aquí, sin embargo, surge la pregunta: si la desaparición de la energía no tiene ningún efecto en el Universo, excepto cuando cambia el valor de la energía más oscura en sí, entonces ¿cómo podemos verificar la exactitud o incorrección de esta hipótesis? Este es el principal problema.
“Nuestra propuesta es muy general y es probable que cualquier cambio en la ley de conservación de la energía contribuya a la eficiencia de la constante cosmológica. Por ejemplo, podría imponer nuevas restricciones a los modelos fenomenológicos fuera de la mecánica cuántica”, dice Josse.
“Por otro lado, la evidencia directa de que la energía oscura es impulsada por energía ordinaria que cambia de estado parece más allá de la realidad, ya que ya tenemos el valor del término lambda (también es una constante cosmológica), y, además, estamos limitados sólo la última vez de su evolución (energía oscura)”.
En general, esta hipótesis parece ser lo que es hasta ahora, una hipótesis que aún no ha sido probada. Sin embargo, los físicos dicen que quieren investigarlo con más detalle en busca de probabilidades en el futuro.
“No hay duda alguna. Pero esta nueva idea parece ser al menos interesante y, por lo tanto, merece atención”, dice Lee Smolin, físico teórico del Instituto Canadiense de Física Teórica en Waterloo, que no participó en el estudio.
NIKOLAY KHIZHNYAK
