Con el objetivo de esclarecer uno de los grandes misterios del Universo, Daniel Sudarsky, investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), junto con los físicos Thibaut Josset y Alejandro Pérez, de la Universidad de Aix-Marseille, Francia, propusieron una nueva explicación de la energía oscura.

Esta explicación es un tanto controversial en el ámbito de la cosmología ya que se basa en consideraciones que se desvían de ideas muy arraigadas y consideradas como fundamentales en la física, en particular porque postula que la energía oscura surge de minúsculas violaciones en la conservación de la energía, que podrían ser mucho mayores en el universo primitivo. Estas violaciones tendrían, a su vez, orígenes en la gravedad cuántica, o en modificaciones a la teoría cuántica misma.

Esta propuesta fue publicada recientemente en la prestigiada revista Physical Review Letters, bajo el título “Dark Energy from Violation of Energy Conservation”.

La relevancia de la energía oscura

La visión de cómo es el universo ha ido cambiando a lo largo del tiempo conforme las teorías y las observaciones cosmológicas han ido evolucionando, destacó el doctor Daniel Sudarsky.

Y afirmó que tan solo hace casi 20 años se desconocía la existencia de la energía oscura y hoy en día se sabe que solamente alrededor de cuatro por ciento del universo está hecho de materia que conocemos, es decir, de protones, neutrones, electrones, etcétera.

Otro 25 por ciento está compuesto de materia oscura, de la cual aún no se sabe qué es, pero que al parecer se comporta como la materia ordinaria, pues a nivel cosmológico contribuye a frenar o disminuir la tasa de expansión del universo.

El resto, es decir, alrededor de 70 por ciento de lo que conforma el universo, es algo que acelera su expansión y que desde 1998, cuando se descubrió, se le ha denominado energía oscura. De manera que el componente principal del universo es completamente desconocido para el ser humano.

100 años después buscan revivir teoría de Einstein

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Daniel Sudarsky, quien es miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), explicó que su propuesta se basa en una modificación de la relatividad general denominada gravedad unimodular, la cual fue propuesta hace casi 100 años por Albert Einstein, y luego desechada en favor de la hoy conocida teoría general de la relatividad.

Las dos teorías difieren muy poco una de la otra, pero la primera no requiere que la energía se conserve, mientras que para la segunda esta es una condición fundamental de consistencia matemática.

Hay que recordar que en los años 20 se creía que el universo era estático. No obstante, la teoría general de la relatividad indicaba que no podía ser así, por lo que Einstein agregó a su teoría un término llamado la constante cosmológica.

La constante cosmológica representaba una especie de fuerza de repulsión gravitacional, que tenía el efecto de mantener quieto al universo, así lo explicó el físico Sergio de Régules, en su texto “El lado oscuro del Universo”.

“En 1929, el astrónomo Edwin Hubble vio que mientras más lejos estaban las galaxias, más rápido se alejaban de nosotros. Es decir, que si una galaxia estaba al doble de distancia de nosotros que otra, la primera se alejaba de nosotros al doble de velocidad que la última”, explicó Daniel Sudarsky.

Recientemente, las nuevas observaciones muestran que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, lo cual es contrario a lo que uno esperaría, ya que uno pensaría que la gravitación frenaría dicha expansión porque esta hace que los objetos se atraigan entre sí, comentó el investigador de la UNAM.

Esta expansión se atribuye a un componente misterioso del universo al que se ha llamado la energía oscura. De hecho, la constante cosmológica sería la forma más simple de energía oscura.

“El problema es que nadie sabe cómo estimar, con base en consideraciones teóricas, cuál ha de ser el valor ya que hay una enorme diferencia entre el gran valor teórico predicho de la constante cosmológica y el pequeñísimo valor observado”, manifestó el especialista.

Para explicar esta discordancia, algunos investigadores han sugerido que la constante cosmológica puede ser una constante completamente nueva de la naturaleza, mientras que otros postulan que el mecanismo subyacente asumido por las estimaciones teóricas es fundamentalmente incorrecto.

Es justo en este sentido, que el estudio presentado por el físico de la UNAM y sus colegas de la Universidad de Aix-Marseille sugiere un novedoso mecanismo que podría explicar el valor de lo que correspondería a la constante cosmológica.

La observación central de Josset, Pérez y Sudarsky es que al hacer cosmología usando la teoría unimodular e incorporando violaciones a la conservación de la energía, lo que se genera se parece mucho a la relatividad general con una “constante cosmológica” que no es exactamente constante.

La idea principal del nuevo estudio es que las violaciones de la conservación de la energía en el universo serían tan pequeñas que tendrían efectos insignificantes a escala local y permanecerían prácticamente inaccesibles a los experimentos modernos (aunque experimentos más precisos podrían en principio observarlas), pero que al acumularse durante la larga evolución del universo generarían importantes contribuciones al valor actual de la constante cosmológica, y lo notable es que las estimaciones teóricas ahora dan resultados que parecen ser del tamaño adecuado.

De esta manera, se podría resumir que “el principal logro del trabajo fue la inesperada relación entre dos cuestiones aparentemente muy distintas, a saber, la acelerada expansión del universo y la física microscópica”, lo cual “ofrece una nueva mirada al problema cosmológico constante, que todavía está lejos de ser resuelto”, tal y como lo señaló el físico Thibaut Josset, quien es otro de los autores del artículo científico.

Manipulación espacio-tiempo

El entendimiento de la energía oscura, además de ser relevante para entender de qué está hecho 70 por ciento del universo, podría abrir nuevos paradigmas, como quizás la manipulación del espacio-tiempo, subrayó Daniel Sudarsky.

“Como todo en ciencia, lo más probable es que se trate de cosas que ni siquiera podemos imaginar (…) Recordemos que hace 200 años la electricidad y el magnetismo eran algo con lo que algunos ‘excéntricos’ jugaban en sus laboratorios. Nadie se imaginaba en ese entonces que existiría la luz eléctrica, la radio, la televisión o las computadoras, etcétera. Aventurarme a decir algo —y recalcando que aún la cosa no se entiende—, podría mencionar que el hecho de entender qué constituye la energía oscura y exactamente cómo es su interacción con la gravitación podría llegar a abrir puertas hacia posibilidades insospechadas. Por ejemplo, pensando en algo verdaderamente extremo, la manipulación de la estructura del espacio-tiempo”, finalizó el investigador de la UNAM.

Fuente: Agencia Conacyt