Nueva solución de las ecuaciones de Einstein explica la aceleración del universo sin necesidad de energía oscura

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La energía oscura resuelve un problema, la aceleración de la expansión del universo observada con supernovas Ia, pero introduce otro problema, ¿qué es la energía oscura? Dos especialistas en obtener soluciones de las ecuaciones de Einstein, los físicos norteamericanos Blake Temple y Joel Smoller, han encontrado una nueva solución cosmológica de las ecuaciones de Einstein para la época de la radiación tras la Gran Explosión (hasta los 300.000 años) que presenta una expansión acelerada “natural” sin necesidad de energía oscura. La solución incluye un parámetro a que para a<1 produce desaceleración y para a>1 produce aceleración. Si la energía oscura existe debe ser a=1, pero entonces hay que explicar por qué en el Big Bang apareció un universo con a exactamente igual a 1. O tenemos una solución de la aceleración del universo sin energía oscura o tenemos un nuevo problema cosmológico, cómo explicar que a=1. El artículo técnico es Blake Temple, Joel Smoller, “Expanding wave solutions of the Einstein equations that induce an anomalous acceleration into the Standard Model of Cosmology,” PNAS , Published online before print August 17, 2009 (versión gratis, ucdavis.edu). FAQ de Temple o todo lo que querrías preguntarle sobre la nueva solución (muy interesante).

Los investigadores han encontrado una solución exacta parametrizada de las ecuaciones cosmológicas de Einstein que generaliza a la solución para el espaciotiempo de Fiedmann–Robertson–Walker (FRW). La solución se puede interpretar como una perturbación de dicha solución. Los autores parten de las ecuaciones cosmológicas de Einstein con simetría esférica en coordenadas estándares de Schwarzchild, bajo la hipótesis usual de un medio que cumple p = ρ c2/3, que logran reducir a un nuevo sistema de 3 ecuaciones diferenciales ordinarias, para el que obtienen una familia biparamétrica de soluciones exactas (un parámetro de escalado temporal y un parámetro de aceleración). Bajo la hipótesis de solución autosemejante, la nueva solución se reduce a una onda expansiva uniparamétrica que parte de la época de la radiación tras la Gran Explosión. El parámetro de aceleración, a, da cuenta de cualquier aceleración observada en la expansión del universo FRW. La nueva solución explica la aceleración (anómala) observada en la expansión del universo gracias a la observación de supernovas Ia en galaxias lejanas. Esta explicación tiene la ventaja de que no requiere la “magia” de la energía oscura y está dentro del formalismo matemático de la relatividad general sin ninguna hipótesis ad hoc adicional.

¿Tiene algún problema esta nueva solución del problema de la energía oscura? Sí, la nueva solución cosmológica con a>1 viola el Principio de Copérnico ya que tiene un centro de expansión que debería coincidir (aproximadamente) con la posición de la Tierra. ¿Un gran problema para la llamada “teoría de la onda expansiva”? Quizás sí. El Principio de Copérnico (la Tierra no está en el centro del universo) es uno de los Santos Griales de la Cosmología contemporánea y cualquier intento de atacarlo es “castigado” con las críticas de los cosmólogos más ortodoxos. Aunque eso sí, las críticas tendrán que ir acompañadas de alguna razón por la cual tras la Gran Explosión el parámetro de aceleración adquirió el valor a=1.

Como es habitual en ciencia, toda respuesta va acompañada de un nuevo problema.

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15 pensamientos en “Nueva solución de las ecuaciones de Einstein explica la aceleración del universo sin necesidad de energía oscura

  1. Hola, sabes que, me puse a pensar sobre este tema, no precisamente sobre lo que escribes, pero quiero contartelo para saber como van mis lucubraciones, la expasion del universo es evidente, como lo demuestra la ciencia, todo se seguira expandiendo, segun vi en NatGeo, hasta que la misma materia se expanda, y los atomos vayan quedando mas y mas alejados unos de otros.

    Los atomos, estan constituidos de particulas energeticas,y en esos tiempos en q los atomos esten tan separados unos de otros y este universo sea tan antiguo que las temperaturas del universo, ahora constantes segun lo dice el especial NatGeo (y yo lo llamo el aliento tibio de la existencia), en fin cuando las temperaturas sean muy muy frias (mas alla quizas de lo que la ciencia ahora entiende por cero absoluto), y las mismas particulas energeticas de los atomos se vayan alejando, los atomos iran, por decirlo de alguna manera desintegrandose, pues si son energia, sus particulas enrgeticas casi o sin vinculos que las dominen y sin una temperatura que los mantenga (con vida por decirlo de alguna manera) iran desapareciendo, dejando nada, pero ahi en donde entra mi lucubracion, yo pienso que hay una ley cosmica que no permite que exista la NADA, entonces cuando la ultima y mas pequeña particula de todo el universo este a punto de desaparecer, en ese mismo instante, casi sin tiempo, cuando la particula esta por dejar que gobierne La Nada, en ese momento, casi inconmensurable, es cuando se produce el GRAN COLAPSO COSMICO, CUANDO LAS LEYES COSMICAS SE DESEQUILIBRAN, CUANDO TODO ENTRA EN CAOS Y ORDEN A LA VEZ, NO PERMITIENDO QUE “LA NADA” EXISTA, es ahi cuando nuevamente algo sucede y esa minima y ultima particula, crea otro universo. Asi pienso que empezo el universo en el que actualemtne estamos viviendo, asi fue el antes y asi sera el despues.

    Saludos

    David

    • El espacio se expande, pero las fuerzas no se debilitan. Los átomos quedarán igual que ahora pues la fuerza electrogmanética seguirá ligando a los electrones con el núcleo. De igual forma, nuestro planeta (sistema solar, galaxia, cúmulo de galaxias, etc), seguirá unido por mucho que se expanda el universo gracias a la fuerza gravitatoria.

    • Tu historia del tiempo es muy interesante, recién entro al foro y no lo he leído lo suficiente, como para saber si es bueno aquí traer a colación la teorías de Nassim Haramein, que es muy similar, sólo que no es lineal como la tuya, incluye la interacción de la gravedad, y el prendido y apagado (materia enfriamiento (apagado) materia) no sería el inicio y el fin de una historia del tiempo, sino el motor del universo fractal sin principio ni fin en el que vivimos y del que somos participes, sería la “nada” interactuando con “algo” en medio de un fenomeno de electromágnetismo y gravedad, con esto te digo que el fundamento de tu idea no es algo descabellado, pero es difícil de aceptar porque implica que el pac-man que se menciona en otro comentario, pueda tener cabida en el mundo físico, pero por otra parte la energía oscura no tiene ningún sustento de interacción en la realidad física, es como el lugar a donde se va el pac-man cuando desaparece de la pantalla.

      Edit: The Resonance Project.

  2. Buenas!

    no soy fisico, pero me gusta la fisica teorica. me dejas preguntarte algo? en el maximo momento de expansion, antes de entrar en el colapso que defines, dices que la materia esta suficientemete alejada y fria como para que los atomos se “separen” (segun he entendido de tu escrito)
    de donde sale la energia que hace colapsar el universo de nuevo? y que te hace pensar que esto ocurra cuando no haya materia? porque no puede ocurrir antes cuando la densidad del universo baje hasta un punto critico?
    jeje bueno interesante tu teoria….pero como bien dice el articulo…cunado se da una respusta, sale otra pregunta

    salut!

    • Para que el universo tenga una muerte térmica tendría que tener menos masa de la que tiene.

      Lo más probable es que llegue un momento en el que la gravedad sea capaz de detener la expansión y llegue a compactarse todo en un mismo punto y eventualmente vuelva a empezar todo otra vez.

  3. ¡¡Hola!!

    Yo también he tenido unas lubricaciones que me han hecho pensar lo siguiente. ¿El universo es infinito o, por el contrario es como una pantalla del Pac-Man, que sales por una punta y entras por la otra?

  4. Buenas!

    yo creo que es finito, pues si es infinito no tiene sentido que se expanda, hablando siempre en las 3 dimensiones espaciales

    • MiGUi, sin llevarte la contraria, lo que los datos de COBE y WMAP demuestran es que es plano y por lo tanto la densidad de materia-energía es la crítica. Ahora bien, la infinitud se deduce si el universo es simplemente conexo, lo que la mayoría de los cosmólogos afirman. Sin embargo, si el universo fuera múltiplemente conexo, p.ej. el universo de Luminet basado en la esfera de Poincaré, el universo podría ser finito y le pasaría algo parecido al “pac-man” que comentaba Alex, para taquiones, porque a la velocidad de la luz sería imposible lograrlo debido a la expansión.

      Se cree que los datos de Planck (dentro de un lustro) permitirán descartar el universo de Luminet y otros similares (como los propuestos por el Físico Carlos Criado y la Topóloga Algebraica Nieves Álamo de la Univ. de Málaga en “The cosmological principle and honeycombs,” Class. Quantum Grav. 21: 2241-2253, 7 May 2004. Por cierto, fueron noticia de un periódico local, aunque el periodista escribió “lo que le dio la gana” (como es habitual). Para los interesados: http://axxon.com.ar/not/158/c-1580285.htm (no he encontrado la fuente original).

      • Tienes toda la razón, estaba pensando en plano = infinito y por eso lo puse, de la distribución de temperaturas de la radiación de fondo se puede deducir la forma y el que sea o no finito no venía al caso xD

  5. Es “elucubraciones”. Por favor, un poquito más de nivel gramatical y, sobre todo, físico que leo unas barbaridades que asustan.

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