Energía oscura – Definición y características de la fuerza que mueve el Universo

La energía oscura es una fuerza supuestamente desconocida en todo el espacio que actúa contra la gravedad, lo que permite la expansión del universo.

La energía oscura es una fuerza supuestamente desconocida en todo el espacio, que actúa contra la gravedad.  En general, hace posible la expansión del Universo.

Según Einstein , la materia contenida en el Universo tiende a frenar su expansión. Sin embargo, los estudios muestran que existe una energía que ejerce una fuerza contraria, acelerando la expansión.

La expansión, a su vez, se produce contra el efecto de la atracción gravitatoria de la materia en el Universo. Es decir, obliga a una aproximación y no a una separación.

En general, los astrónomos han tratado de calcular la tasa de desaceleración de la expansión del Universo a finales del siglo 20. Sin embargo, el resultado no fue el esperado.

Resulta que, en lugar de disminuir la velocidad, se dieron cuenta de que las distancias entre las galaxias aumentaban gradualmente. Este descubrimiento, posiblemente, fue lo que hizo un verdadero lío en la ciencia.  Eso es porque cambió casi todo lo que los astrónomos sabían sobre el Universo hasta ese momento.

Imagen del Hubble de cúmulos de galaxias y estrellas, incluido el cúmulo PLCK G004.5-19.5 descubierto por Planck. Fuente: ESA/Hubble

En 1998, esto quedó aún más claro para los científicos.  En resumen, descubrieron que no solo el Universo se está expandiendo, sino que lo ha estado haciendo a un ritmo muy rápido.

Con el descubrimiento se abrió un abanico de estudios para comprender la existencia de energía con presión negativa, contraria a la materia. Es decir, neutralizando el efecto de atracción de la gravedad e impulsando la expansión acelerada del Universo.

Esta energía, entonces, se denominó Energía Oscura.

¿Qué se sabe sobre la energía oscura?

En primer lugar, todo lo que sabemos sobre la Tierra y el Universo es solo el 5% de todo lo que hay por explorar. El 75% restante está compuesto por materia oscura (25%) y energía oscura (50%). Con eso tenemos que ella está en todos los rincones del cosmos y, además, dominando todo lo que existe.

La energía oscura, por lo tanto, es lo que compuso el Universo en primer lugar. Es ella quien determina cómo se comporta y cómo terminará. Puede que no lleve al Universo a una expansión sin fin, por ejemplo.

Aunque no hay pruebas de qué es exactamente esta energía oscura, varias pruebas independientes respaldan su existencia.

Supernova – Fuente: Pixabay

Evidencia de la existencia de la Energía Oscura

La expansión del Universo, por tanto, es una de las pruebas de esta fuerza misteriosa. Hubble definió, en la década de 1920, una constante que se utiliza para medir esta expansión. Recientemente, este mismo estudio mostró que esta expansión ocurre a un ritmo acelerado.

Esta aceleración tendría un motivo: una presión negativa que actúa contra la gravedad. Esa fuerza sería energía oscura. Por el contrario, otra explicación de la energía oscura sugiere que es una propiedad del espacio.

Albert Einstein ya sabía que el espacio vacío no estaba, de hecho, vacío. Pero ese espacio tendría propiedades sorprendentes, que aún no son conocidas por el ser humano.

Univero – Fuente: DESI Legacy Imaging Surveys.

Otra explicación surgió de la teoría cuántica de la materia. En él, el “ espacio vacío ” estaría lleno de partículas que se forman y desaparecen.

Sin embargo, cuando intentaron calcular la energía que se formó a partir de esto, el resultado no fue el esperado. El número salió 10120 veces mayor.

Mientras tanto, otra posibilidad sería que la teoría de la gravedad de Einstein no fuera tan correcta. Entonces, si se prueba, cambiaría no solo lo que sabemos sobre la expansión del universo, sino también la forma en que se comportan las galaxias.

Materia y energía oscura – Fuente: Canaltech

En ese caso, tendría que haber una teoría para derribar lo que nos dejó Einstein . Sin embargo, ninguna teoría presentada hasta ahora ha sido convincente para los astrónomos.

De esta forma, podemos ver que, para entender qué es esta energía oscura, sería necesario encontrar una nueva propiedad del espacio, una nueva dinámica del fluido o una nueva teoría de la gravedad. Ciertamente, se necesitarán más y más estudios, datos, pruebas y tecnología.

¿Cómo estudian los científicos la energía oscura?

Algunos institutos de astronomía y física trabajan con telescopios de alta sensibilidad que observan el universo. Por ejemplo, el Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas (KIPAC) tiene dos proyectos de telescopios terrestres. Uno de ellos es el Dark Energy Survey (DES) en Chile, que pretende desentrañar el misterio de la aceleración cósmica.

Específicamente, DES estudia la energía oscura a través de su impacto en las galaxias, señales débiles de lentes gravitacionales, supernovas de Tipo Ia y detecciones de correlaciones a gran escala entre galaxias.

DES – Fuente: Reidar Hahn, Fermilab

Además, se realiza otro estudio con el Large Synoptic Survey Telescope (LSST), también en Chile. Entra en funcionamiento en 2020, y será la cámara digital más grande del mundo, con una resolución de 3,2 gigapíxeles.

El LSST promete muchos descubrimientos, ya que buscará energía oscura en cada rincón del universo al que pueda llegar.

Telescopio con la cámara digital más grande del mundo – Fuente: LSST

Por último, la NASA también tiene un telescopio de sonda infrarroja, para tratar de observar la energía oscura. WFIRST tuvo su lanzamiento en julio de 2020 para lanzarse al espacio. Este lanzamiento está previsto para 2025.

Recopilará datos 500 veces más rápido que el Hubble. Su finalidad, por cierto, será estudiar si la aceleración cósmica está provocada por una nueva componente energética o si es producto de la relatividad.

Animación WFIRST, telescopio espacial – Fuente: Chris Meaney

¿Te ha gustado saber más sobre este misterio? Luego vea también sobre la Ley de Hubble, qué es y cómo calcula la edad del universo.