La expansión del universo podría ser una ilusión, sugiere nuevo estudio teórico

El estudio tiene implicaciones para los acertijos de la energía oscura y la materia oscura, que los científicos creen que representan alrededor del 95 % de la energía y la materia totales del universo, pero siguen siendo un misterio.

Crédito: NASA, ESA, CSA, and STScI.

Los científicos saben que el universo se está expandiendo debido al desplazamiento hacia el rojo —es decir, el estiramiento de la longitud de onda de la luz hacia el extremo más rojo del espectro a medida que el objeto que la emite se aleja de nosotros—. Las galaxias distantes tienen un corrimiento al rojo más alto que las más cercanas a nosotros, lo que sugiere que esas galaxias se están alejando de la Tierra.

Más recientemente, se ha encontrado evidencia de que la expansión del universo no es fija, sino que en realidad se está acelerando cada vez más rápido. Esta expansión acelerada es capturada por un término conocido como constante cosmológica o lambda.

La constante cosmológica ha sido un dolor de cabeza para los cosmólogos porque las predicciones de su valor hechas por la física de partículas difieren de las observaciones reales en 120 órdenes de magnitud. De hecho, para intentar superar este escollo, a menudo intentan resolver la discrepancia entre los diferentes valores de lambda proponiendo nuevas partículas o fuerzas físicas.

Pero el profesor de física teórica de la Universidad de Ginebra, Lucas Lombriser, tiene una solución que logra abordar el problema reconceptualizando lo que ya existe.

«En este trabajo, nos ponemos un nuevo par de anteojos para mirar el cosmos y sus acertijos sin resolver al realizar una transformación matemática de las leyes físicas que lo gobiernan», dijo.

En la interpretación matemática de Lombriser, el universo no se expande, sino que es plano y estático, como creía una vez Einstein. Los efectos que observamos que apuntan a la expansión se explican, en cambio, por la evolución de las masas de partículas, como protones y electrones, a lo largo del tiempo.

En este escenario, las partículas surgen de un campo que impregna el espacio-tiempo. La constante cosmológica se establece por la masa del campo y debido a que este campo fluctúa, las masas de las partículas que da a luz también fluctúan. La constante cosmológica aún varía con el tiempo, pero en este modelo esa variación se debe al cambio de masa de las partículas a lo largo del tiempo, no a la expansión del universo.

En el modelo, estas fluctuaciones de campo dan como resultado mayores desplazamientos al rojo para los cúmulos de galaxias distantes de lo que predicen los modelos cosmológicos tradicionales. Y así, la constante cosmológica se mantiene fiel a las predicciones del modelo.

«Me sorprendió que el problema de la constante cosmológica simplemente parece desaparecer en esta nueva perspectiva del cosmos», reconoció el físico de Ginebra.

Una receta para el universo oscuro

El nuevo marco también aborda algunos de los otros problemas apremiantes de la cosmología, incluida la naturaleza de la materia oscura. Este material invisible supera en número a las partículas de materia ordinaria en una proporción de 5 a 1, pero sigue siendo un enigma porque no interactúa con la luz.

Lombriser sugirió que las fluctuaciones en el campo también podrían comportarse como el llamado campo de axiones —siendo los axiones partículas hipotéticas que son uno de los candidatos sugeridos para la materia oscura—.

Estas fluctuaciones también podrían acabar con la energía oscura —la fuerza hipotética que estira la estructura del espacio— y, por lo tanto, separar las galaxias cada vez más rápido. En el nuevo modelo propuesto, el efecto de la energía oscura se explicaría por las masas de partículas que tomaron un camino evolutivo diferente en épocas posteriores del universo.

«No hay, en principio, necesidad de energía oscura», agregó Lombriser.

El novedoso enfoque se detalla en un artículo publicado en la revista Classical and Quantum Gravity.

Fuente: Live Science. Edición: MP.