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 expande el Universo.
Durante los últimos 100 años, los físicos generalmente han asumido que el cosmos crece de manera uniforme en todas las direcciones.
Utilizaron el concepto de energía oscura como una solución provisional para explicar una física desconocida que no podían comprender, pero esta teoría controvertida siempre ha tenido problemas. Ahora, un equipo de físicos y astrónomos está desafiando el statu quo, utilizando un análisis mejorado de las curvas de luz de supernovas para demostrar que el Universo se expande de una manera más variada y "grumosa".
Las nuevas evidencias respaldan el modelo de expansión cósmica llamado "timescape" (paisaje temporal), que no requiere energía oscura porque las diferencias en el estiramiento de la luz no son el resultado de un Universo que acelera su expansión, sino una consecuencia de cómo calibramos el tiempo y la distancia.
Este modelo toma en cuenta que la gravedad ralentiza el tiempo, de modo que un reloj ideal en el espacio vacío marca más rápido que dentro de una galaxia. Según este modelo, un reloj en la Vía Láctea funcionaría aproximadamente un 35% más lento que el mismo reloj en una posición promedio dentro de grandes vacíos cósmicos, lo que implicaría que en esos vacíos habrían transcurrido miles de millones de años más. Esto, a su vez, permitiría una mayor expansión del espacio, haciendo que parezca que la expansión se acelera cuando estos enormes vacíos dominan el Universo.
El profesor David Wiltshire, quien lideró el estudio, afirmó: "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 las variaciones en la energía cinética de la expansión, que no es uniforme en un Universo tan grumoso como en el que realmente vivimos".
Añadió: "La investigación proporciona evidencia convincente que podría resolver algunas de las preguntas clave sobre las peculiaridades de nuestro cosmos en expansión. Con nuevos datos, el mayor misterio del Universo podría resolverse para finales de la década".
El nuevo análisis se publicó en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. La energía oscura se considera comúnmente una débil fuerza de antigravedad que actúa de manera independiente de la materia y constituye alrededor de dos tercios de la densidad de masa-energía del Universo.
El modelo estándar Lambda de 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 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. Primero, las evidencias del resplandor del Big Bang —conocido como Fondo Cósmico de Microondas (CMB, por sus siglas en inglés)— muestran que la expansión del Universo temprano no concuerda con la expansión actual, una anomalía conocida como la "tensión de Hubble".
Además, análisis recientes de nuevos datos de alta precisión obtenidos por el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) han encontrado que el modelo ΛCDM no encaja tan bien como los modelos en los que la energía oscura está "evolucionando" 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 se mezclaran en una licuadora para formar una sopa sin características, sin estructuras complicadas. Sin embargo, el Universo actual contiene una compleja red cósmica de cúmulos de galaxias en láminas y filamentos que rodean y atraviesan vastos vacíos.
El profesor Wiltshire añadió: "Ahora tenemos tantos datos que, en el siglo XXI, finalmente podemos responder la pregunta: ¿cómo y por qué emerge una ley de expansión promedio simple a partir de esta 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 poner a prueba y distinguir la ecuación de Friedmann de la alternativa timescape. Sin embargo, esto requerirá al menos 1,000 observaciones independientes de supernovas de alta calidad.
Cuando el modelo propuesto de timescape se probó por última vez en 2017, el análisis sugirió que solo era un ajuste ligeramente mejor que el ΛCDM como explicación para la expansión cósmica, por lo que el equipo de Christchurch trabajó en estrecha colaboración con el equipo de colaboración Pantheon+, quienes produjeron meticulosamente un catálogo de 1,535 supernovas distintas.
Dicen que los nuevos datos ahora proporcionan "evidencias muy sólidas" para el modelo timescape. También podría señalar una resolución convincente de la tensión de Hubble y otras anomalías relacionadas con la expansión del Universo.
Los investigadores afirman 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 abundancia de nuevos datos y revelar la verdadera naturaleza de la expansión cósmica y la energía oscura.
Fuente y enlace a la investigaciòn:
Zachary G Lane, Antonia Seifert, Ryan Ridden-Harper, David L Wiltshire. Cosmological foundations revisited with Pantheon+. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024; DOI: 10.1093/mnras/stae2437