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La Energía Oscura y el Destino del Universo

05/10/2007 - Autor: Green Bubble - Fuente: Green Bubble
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La energía oscura es una forma hipotética de energía que permea todo el espacio y que produce una presión negativa
La energía oscura es una forma hipotética de energía que permea todo el espacio y que produce una presión negativa
La energía oscura es una forma hipotética de energía que permea todo el espacio y que produce una presión negativa, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. La energía oscura puede dar cuenta del universo en expansión acelerada, así como de la mayor parte de su masa. Dos posibles formas de la energía oscura son la constante cosmológica y quintaesencia, la primera estática y la segunda dinámica. Para distinguir entre ambas se necesitan mediciones muy precisas de la expansión del universo, para ver si la velocidad de expansión cambia con el tiempo. Esas mediciones son un tema de investigación actual.

No se debe confundir la energía oscura con la materia oscura, ya que aunque ambas forman la mayor parte de la masa del universo, la materia oscura es una forma de materia, mientras que la energía oscura es un campo que llena todo el espacio.

El término energía oscura fue creado por el cosmólogo Michael Turner
En 1998 se descubrió mediante observaciones de supernovas de tipo 1a muy lejanas que la expansión del universo se estaba acelerando. Desde entonces, esta aceleración se ha confirmado mediante el estudio del fondo cósmico de microondas y la nucleosíntesis primigenia de elementos ligeros.

Las supernovas de tipo 1a proporcionan la evidencia directa principal de la existencia de la energía oscura. Debido a la expansión del universo, todas las galaxias lejanas se alejan aparentemente de nosotros, mostrando un desplazamiento al rojo en el espectro luminoso debido al efecto Doppler. Este desplazamiento nos indica la edad de un objeto lejano de forma proporcional, pero no absoluta. Por ejemplo, estudiando el espectro de un cuásar podemos saber si se formó cuando el universo tenía un 20% o un 30% de la edad actual, pero no podemos saber la edad absoluta del universo. Para ello es necesario medir con precisión la expansión cosmológica. El valor que representa esta expansión en la actualidad se denomina Constante de Hubble. Para calcular esta constante se utilizan en cosmología las candelas estándar, que son determinados objetos astronómicos con la misma magnitud absoluta. Las supernovas tipo 1a son una de esas candelas estándar, debido a su gran magnitud absoluta, lo que posibilita que se puedan observar incluso en las galaxias más lejanas. En 1998 varias observaciones de estas supernovas en galaxias muy lejanas (y por lo tanto, jóvenes) demostraron que la constante de Hubble no es tal, sino que su valor varía con el tiempo. Hasta ese momento se pensaba que la expansión del Universo se estaba frenando debido a la fuerza gravitatoria, sin embargo se descubrió que se estaba acelerando, por lo que debía existir algún tipo de fuerza que acelerase el universo.

Posteriores observaciones del fondo cósmico de microondas y de la proporción de elementos formados en el Big Bang han puesto un límite a la cantidad de materia bariónica y materia oscura que puede existir en el universo. Estos estudios indican que el 73% de la masa del universo está formado por la energía oscura, un 23% es materia oscura (fría y caliente) y un 4% materia bariónica. 

La consecuencia más directa de la existencia de la energía oscura y la aceleración del universo es que éste es más antiguo de lo que se creía. Si calculamos la edad del universo basándonos en los datos actuales de la constante de Hubble (71±4 (km/s)/Mp) , obtendremos una edad de 10.000 millones de años, menor que la edad de las estrellas más viejas que podemos observar en los cúmulos globulares, lo que crea una paradoja insalvable. Teniendo en cuenta la energía oscura, la edad del universo es de unos 13.700 millones de años (de acuerdo con los datos del satélite WMAP en 2003), lo que resuelve la paradoja de la edad de las estrellas más antiguas.

El fondo de microondas nos indica que la geometría del universo es plana, es decir, el universo tiene la masa justa para que la expansión continúe indeterminadamente. Si el universo, en vez de plano fuese cerrado, significaría que la atracción gravitatoria de la masa que forma el universo es mayor que la expansión del universo, por lo que éste se volvería a contraer (Big Crunch). Sin embargo, al estudiar la masa del universo se detectó muy pronto que faltaba materia para que el universo fuese plano. Esta materia perdida se denominó materia oscura. Con el descubrimiento de la energía oscura hoy sabemos que el destino del universo ya no depende de la geometría del mismo, es decir, de la cantidad de masa que hay en él. En un principio la expansión del universo se frenó debido a la gravedad, pero hace unos 4.000 millones de años la energía oscura sobrepasó al efecto de la fuerza gravitatoria de la materia y comenzó la aceleración de la expansión.

El futuro último del universo depende de la naturaleza exacta de la energía oscura. Si ésta es una constante cosmológica, el futuro del universo será muy parecido al de un universo plano. Sin embargo, en algunos modelos de quintaesencia, denominados energía fantasma, la densidad de la energía oscura aumenta con el tiempo, provocando una aceleración exponencial. En algunos modelos extremos la aceleración sería tan rápida que superaría las fuerzas de atracción nucleares y destruiría el universo en unos 20.000 millones de años, en el llamado Gran Desgarro (Big Rip).
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1 Comentarios

alroji1 dijo el 07/03/2012 a las 16:46h:

No olvidemos que la creacion del universo, comienzo, principio o como se le quiera llamar, la ciencia lo que tiene son hipotesis y la hipotesis mas aceptada por la comunidad cientifica es la del Big Bang que parte de una singularidad que no es mas que un punto de masa infinitamente pequeña y densidad infinitamente grande, donde por alguna causa desconocida en un momento determinado se comienza a expansionar y de el emerge el universo actual, que puede seguir tres caminos, expansion infinita, pulsante, que tras una expansion viene una contraccion y por ultimo la continua, la mas aceptada es la de la expansion infinita ya que se observa que los puntos de materia conocidos se alejan unos de otros, pero nunca olvidemos que todo esto son siempre hipotesis.


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