Nuevos descubrimientos astronómicos dan soporte al Big Rip: el desgarramiento del Universo


Hace unos días un estudio astronómico publicado en Nature ha resultado finalmente en una revolución en el campo de la cosmología y de la física en general. En pocas palabras: la fuerza de repulsión de la energía oscura podría no ser constante en el tiempo (una idea por la que muchos identificaron -ahora sabemos que erróneamente- la constante cosmológica de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein con dicha energía repulsiva). El resultado experimental apoya de hecho una propuesta que habla sobre que la fuerza con la que actúa la energía oscura crece conforme el Universo “envejece”.

Es decir, que la famosa constante cosmológica Λ que se ha venido usando hasta ahora en los estudios cosmológicos (concretamente en el modelo ΛCDM), podría ser reemplazada en las ecuaciones por una función creciente positiva dependiente del tiempo Λ(t) > 0. Y esto tiene (tendrá en cuanto la evidencia sea contrastada con nuevos estudios) consecuencias muy importantes en lo que corresponde al futuro de nuestro Universo. Vamos a verlo:

Hasta ahora, y desde 1999, se pensaba en la energía oscura como una fuente de repulsión de densidad constante en el tiempo. Y a partir de eso, con un poco de álgebra no demasiado complicada de por medio, se llegó en su día a la conclusión de que el destino de nuestro mundo (visible) dependía de la relación entre la densidad de materia(ordinaria y oscura) y la cantidad de energía oscura existente. Pues bien, ya a finales del siglo XX -recordemos, tomando la energía oscura como constante- se midió toda la densidad de materia del Universo, y los cálculos no dejaban lugar a duda: la energía oscura (de “presión” negativa = repulsión) ganaba la batalla a la presión atractiva (positiva) de toda la materia(radiación) existente. Esto supuso comprender que el tejido espacial que separa dicha materia se expande aceleradamente cada vez más y más. Y esto, grosso modo, era así porque a pesar de que la densidad de la energía oscura se pensaba era constante, se sabe que su cantidad crece conforme aumenta el espacio disponible en el Universo, lo cual hace que; dado que la cantidad total de materia (ordinaria y oscura) es siempre la misma desde el Big Bang, la proporción entre presión positiva y negativa cada vez es mayor y por lo tanto el espacio se expande a un ritmo acelerado.

En pocas palabras: que más espacio significa más energía oscura, lo que implica mayor repulsión (presión negativa) del tejido espacial. Pero la atracción de la materia (ordinaria y oscura) viene fijada por las leyes de la conservación (la materia total del Universo no puede aumentar ni disminuir en el tiempo) por lo que, una vez que la cantidad de espacio total (volumen del Universo) supera cierto umbral numérico -cosa que ocurrió hace aproximadamente 5.000 millones de años- la presión negativa supera a la positiva y empieza un proceso de retroalimentación: el espacio disponible aumenta debido a la presión negativa, y ese nuevo espacio generado crea a su vez nueva energía oscura que empuja aún con más fuerza. La presión positiva de este modo va resultando marginal con el tiempo y la expansión del mundo continúa acelerando hasta que toda la materia queda poco a poco separada por un horizonte causal imposible de superar -ni siquiera viajando a la máxima velocidad de la luz-. A esto se lo conocía como la “muerte” térmica del Universo y suponía una trágica agonía que llevaría cientos de miles de billones de años alcanzar.

Pero el estudio que comentamos al inicio del artículo apoya un escenario mucho más brusco y violento. El hecho de que la energía oscura no sea constante (sino una función creciente en el tiempo), implica que la densidad de energía oscura tampoco es constante, lo cual indica que la cantidad de energía oscura no crece linealmente conforme se genera nuevo espacio…¡sino que aumenta de manera exponencial! Es decir, que si antes en cada nuevo milímetro cúbico de espacio generado aparecía una cantidad fija de energía oscura Λ, ahora sabemos que no aparece una cantidad fija sino una cantidad Λ(t) que depende del tiempo (y que de hecho aumenta con la edad del Universo). Esto significa que si, pongamos, en los primeros años del cosmos cada milímetro cúbico de espacio contenía 1 “unidad” de energía oscura, hoy día ese mismo volumen podría contener, por ejemplo; 5 “unidades”, y dentro de 1.000 millones de años quizás podría contener 50 “unidades”, etc.

¿Qué implica para el modelo cosmológico este nuevo hecho?

Este descubrimiento, de confirmarse, supone que la expansión del tejido espacial en nuestro Universo sigue una doble exponenciación: la primera, conocida desde 1999 y que ya vimos antes, debido a la retroalimentación que supone que cada aumento infinitesimal del espacio implica un aumento automático de energía oscura que cada vez descuadra más y más la proporción entre esta presión negativa (que aumenta en el tiempo) y la presión positiva de la materia (que no puede crecer de ningún modo); y ahora sabemos de una segunda exponenciación debido al hecho de que esta propia retroalimentación no es lineal puesto que la cantidad de presión negativa ganada con cada aumento de volumen también va en aumento con el tiempo. Si al inicio se ganaba 1 “unidad” de energía oscura por cada milímetro cúbico extra, ahora se podría estar ganando 10 veces más por la misma cantidad de volumen añadido, y en un futuro cercano esa cantidad sabemos que iría en aumento.

En pocas palabras: que una vez se ha superado el umbral que permite la retroalimentación de energía oscura -y como ya comentamos antes eso ya ocurrió hace 5.000 millones de años aproximadamente-, con el tiempo cada vez se extiende el espacio más y más siguiendo un crecimiento doblemente exponencial (es decir, una función positiva creciente que supone exponenciar dos veces un factor dependiente del tiempo)…y todo aquel que entienda algo de matemáticas básicas comprende lo que esta afirmación significa:

Big Rip: el desgarramiento del Universo

Ya incluso antes del reciente descubrimiento comentado, la teoría del Big Rip era una propuesta bastante aceptada en la comunidad científica para describir el final de nuestro Universo. Pero tras este descubrimiento parece que el apoyo recibido por esta teoría es casi definitivo. Simplemente esa doble exponenciación para la expansión del tejido espacial no deja mucho margen para las demás alternativas (siendo hoy día la “muerte” térmica un escenario incluso demasiado “optimista”). Vamos a describir brevemente qué es lo que este Gran Desgarramiento supone:

Con el tiempo, nos dicen, las galaxias se separarán entre sí a un ritmo cada vez mayor. Los clusters de galaxias por tanto dejarán de existir. Luego, la gravedad será demasiado débil para mantener integrada a las propias galaxias, las cuales acabarán desgarradas en un mar estrellas aisladas gravitacionalmente unas de las otras. Más tarde los sistemas planetarios perderían su cohesión gravitatoria, y por último, las mismísimas estrellas y planetas se despedazarán. El universo quedará reducido así a un gigantesco conjunto de átomos aislados…pero ahí no habrá acabado todo. Los unión atómica también será destruida en los últimos 10-18 segundos antes del fin del espacio-tiempo, por lo que solo restará radiación. El Universo se convertirá por tanto en un “mar” de partículas subatómicas flotantes que permanecerán para siempre separadas causalmente entre sí. La realidad como la conocemos habrá desaparecido y ningún fenómeno, devenir o movimiento tendrá posibilidad de acontecer (ni siquiera tendrá sentido lógico en esta situación afirmar la existencia física real de nada).

Los físicos defensores de esta hipótesis calcularon que esto ocurriría aproximadamente dentro de 20.000 millones de años…¡pero eso fue antes de conocerse que la constante cosmológica no es constante sino que crece en el tiempo! Este hecho supone por lo tanto que dichos cálculos deberán ser revisados a la baja, por lo que el Big Rip podría tener lugar mucho mucho antes de lo esperado.

Es bastante posible que nuestro Universo no sólo haya pasado ya de la mediana edad (como se suponía hasta ahora tomando esos 20.000 años de “vida” restante), sino que incluso podría ser ya un “anciano” a punto de comenzar su acelerado declive y “muerte”. De hecho, los nuevos cálculos van a dependen de la forma de la nueva función Λ(t), y es importante hacer notar (teniendo en cuenta lo que un crecimiento exponencial supone) que si la forma de esta función Λ(t) fuese demasiado pronunciada, el Universo podría tener muy pocos millones de años por delante. Y aunque algunos miles de millones de años para nosotros es mucho, a escalas cosmológicas (e incluso geológicas) esto supone relativamente bastante poco tiempo.

Nota final:

La (por ahora desconocida) función Λ(t) podría llegado el caso tener una forma matemática tal que el Big Rip podría acontecer casi de “sopetón” en el transcurso de pocos siglos. Quizás parezca poco probable pero hoy por hoy nadie puede negarlo. Es la magia de la exponenciación…todo parece que va más o menos como siempre y de repente ¡zas!

Más información aquí: www.space.com/43166-dark-energy-increasing-time-quasars.html

etiquetas: artículo

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