Vista del campo profundo del Hubble. Crédito de la imagen: Hubble. Click para agrandar.
Los cosmólogos de la Universidad de Princeton anunciaron un nuevo método para comprender por qué la expansión del universo se está acelerando. La técnica propuesta podrá determinar si la aceleración cósmica se debe a una forma aún desconocida de Energía Oscura en el universo o si es una firma de un colapso de la teoría de la Relatividad General de Einstein a escalas muy grandes del universo. El resultado es presentado hoy por el investigador principal, el Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, investigador asociado de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, a la reunión de la Sociedad Astronómica de Canadá en Montreal, QC.
“La expansión acelerada del universo constituye uno de los problemas más intrigantes y desafiantes en astrofísica. Además, está relacionado con problemas en muchos otros campos de la física. Nuestro trabajo de investigación se centra en limitar las diferentes causas posibles de esta aceleración ". dice el Dr. Ishak-Boushaki.
Durante los últimos 8 años, varias observaciones astronómicas independientes han demostrado que la expansión del universo ha entrado en una fase de aceleración. El descubrimiento de esta aceleración fue una sorpresa para los astrofísicos que esperaban medir una desaceleración de la expansión causada por la atracción gravitacional de la materia ordinaria en el universo.
Para explicar la aceleración cósmica, los cosmólogos teóricos introdujeron la noción de un nuevo componente de energía que constituiría dos tercios de toda la densidad de energía del universo y que es gravitacionalmente repulsivo en lugar de atractivo. Este componente ha sido denominado Energía Oscura.
¿Es real la energía oscura? "No lo sabemos", comenta el profesor David Spergel de Princeton. "Podría ser una forma completamente nueva de energía o la firma observacional del fracaso de la teoría de la relatividad general de Einstein. De cualquier manera, su existencia tendrá un profundo impacto en nuestra comprensión del espacio y el tiempo. Nuestro objetivo es poder distinguir los dos casos ".
El caso más simple de Energía Oscura es la constante cosmológica que Einstein introdujo hace 80 años para conciliar su teoría de la Relatividad General con su prejuicio de que el universo es estático. Tuvo que retirar la constante cosmológica unos años más tarde cuando se descubrió la expansión del universo. El descubrimiento de la aceleración cósmica ha revivido el debate sobre la constante cosmológica en un nuevo contexto.
Otra posibilidad fundamentalmente diferente es que la aceleración cósmica es una firma de una nueva teoría de la gravedad que ingresa a escalas muy grandes del universo en lugar del producto de la Energía Oscura. Algunos de los modelos de gravedad modificados recientemente propuestos están inspirados en la teoría de las supercuerdas y la física extra dimensional.
¿Podríamos distinguir entre estas dos posibilidades? El procedimiento propuesto muestra que la respuesta es sí. La idea general es la siguiente. Si la aceleración se debe a la Energía Oscura, entonces el historial de expansión del universo debería ser consistente con la velocidad a la que crecen los cúmulos de galaxias. Las desviaciones de esta consistencia serían una firma del colapso de la relatividad general a escalas muy grandes del universo. El procedimiento propuesto implementa esta idea al comparar las restricciones obtenidas en Energía Oscura de diferentes sondas cosmológicas y permite identificar claramente cualquier inconsistencia.
Como ejemplo, en este estudio se consideró un universo descrito por una teoría de la gravedad modificada de 5 dimensiones y se demostró que el procedimiento puede identificar la firma de esta teoría. Es importante destacar que se demostró que los futuros experimentos astronómicos pueden distinguir entre las teorías de gravedad modificadas y los modelos de Energía Oscura.
El trabajo de investigación sobre los resultados presentados fue dirigido por el Dr. Mustapha Ishak-Boushaki en colaboración con el profesor David Spergel, ambos del Departamento de Ciencias Astrofísicas de la Universidad de Princeton, y Amol Upadhye, un estudiante graduado en el Departamento de Física de la Universidad de Princeton.
Fuente original: Comunicado de prensa de Princeton
