El universo podría dejar de expandirse según este estudio

Después de casi 13.800 millones de años de expansión ininterrumpida, el universo pronto podría detenerse y luego comenzar a contraerse lentamente, según sugiere una nueva investigación publicada recientemente.

 

Tres científicos han intentado modelar la naturaleza de la energía oscura, una fuerza misteriosa que parece estar causando que el universo se expanda cada vez más rápido, basándose en observaciones anteriores de la expansión cósmica.

Los investigadores descubrieron que, a pesar de que la expansión del universo se ha estado acelerando durante miles de millones de años, la fuerza repelente de la energía oscura puede estar debilitándose. Según su modelo, la aceleración del universo podría terminar rápidamente dentro de los próximos 65 millones de años. Después de 100 millones de años, el universo podría dejar de expandirse por completo y entrar en una era de contracción lenta que termina miles de millones de años después con la muerte  del tiempo y el espacio.

Y todo esto podría suceder "notablemente" rápido, dijo el coautor del estudio Paul Steinhardt, director del Centro de Ciencias Teóricas de Princeton en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

"Retrocediendo en el tiempo 65 millones de años, fue cuando el asteroide Chicxulub golpeó la Tierra y eliminó a los dinosaurios", dijo Steinhardt. “En una escala cósmica, 65 millones de años es notablemente corto”.

“Nada sobre esta teoría es controvertido o inverosímil”, explicó Gary Hinshaw, profesor de física y astronomía en la Universidad de Columbia Británica que no participó en el estudio. “Sin embargo, debido a que el modelo depende solo de observaciones pasadas de expansión, y debido a que la naturaleza actual de la energía oscura en el universo es un misterio, las predicciones en este documento son actualmente imposibles de probar. Por ahora, solo pueden quedar en teorías”.

Desde la década de 1990, los científicos han entendido que la expansión del universo se está acelerando; el espacio entre las galaxias se está ampliando más rápido ahora que hace miles de millones de años. Los científicos nombraron la fuente misteriosa de esta energía oscura de aceleración: una entidad invisible que parece funcionar en contra de la gravedad, empujando a los objetos más masivos del universo más lejos en lugar de unirlos.

Aunque la energía oscura constituye aproximadamente el 70% de la masa-energía total del universo, sus propiedades siguen siendo un misterio total. Una teoría popular, presentada por Albert Einstein, es que la energía oscura es una constante cosmológica, una forma de energía inmutable que está entretejida en el tejido del espacio-tiempo. Si ese es el caso, y la fuerza ejercida por la energía oscura nunca puede cambiar, entonces el universo debería continuar expandiéndose (y acelerándose) para siempre.

Sin embargo, una teoría en competencia sugiere que la energía oscura no necesita ser constante para encajar con las observaciones de la expansión cósmica pasada.

Más bien, la energía oscura puede ser algo llamado quintaesencia, un campo dinámico que cambia con el tiempo.

A diferencia de la constante cosmológica, la quintaesencia puede ser repulsiva o atractiva, dependiendo de la proporción de su energía cinética y potencial en un momento dado. Durante los últimos 14 mil millones de años, la quintaesencia fue repulsiva. Sin embargo, durante la mayor parte de ese período, contribuyó de manera insignificante a la expansión del universo en comparación con la radiación y la materia, dijo Steinhardt. Eso cambió hace unos cinco mil millones de años cuando la quintaesencia se convirtió en el componente dominante y su efecto de repulsión gravitacional hizo que la expansión del universo se acelerara.

En el estudio, predijeron cómo podrían cambiar las propiedades de la quintaesencia en los próximos miles de millones de años. Para hacer esto, el equipo creó un modelo físico de quintaesencia, que muestra su poder repelente y atractivo a lo largo del tiempo, para encajar con las observaciones anteriores de la expansión del universo. Una vez que el modelo del equipo pudo reproducir de manera confiable la historia de expansión del universo, extendieron sus predicciones hacia el futuro.

"Para su sorpresa, la energía oscura en su modelo puede decaer con el tiempo", dijo Hinshaw. "Su fuerza puede debilitarse. Y si lo hace de cierta manera, eventualmente la propiedad antigravitacional de la energía oscura desaparece y vuelve a convertirse en algo que se parece más a la materia ordinaria".

Según el modelo del equipo, la fuerza repelente de la energía oscura podría estar en medio de un rápido declive que potencialmente comenzó hace miles de millones de años.

En este escenario, la expansión acelerada del universo ya se está desacelerando hoy. Tal vez dentro de unos 65 millones de años, esa aceleración podría detenerse por completo; luego, dentro de tan solo 100 millones de años a partir de ahora, la energía oscura podría volverse atractiva, causando que todo el universo comience a contraerse.

Desafortunadamente, no hay una buena manera de probar si la quintaesencia es real o si la expansión cósmica ha comenzado a disminuir, admitió Steinhardt. Por ahora, es solo una cuestión de ajustar la teoría a las observaciones anteriores.

Referencia:

Cosmin Andrei. et al. Rapidly descending dark energy and the end of cosmic expansion. PNAS. 2022. doi.org/10.1073/pnas.2200539119

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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