ENERGIA OSCURA-3

 

EL PRINCIPIO ANTRÓPICO: UN UNIVERSO COMPATIBLE CON LA VIDA

Otra idea que últimamente ha recibido bastante atención es la del principio antrópico. Básicamente consiste en considerar el hecho de que en nuestro Universo exista vida inteligente como un dato experimental más, que nuestras teorías deben explicar. Así, podemos establecer restricciones sobre estas teorías para asegurarnos de que son compatibles con nuestra propia existencia.

 De hecho, varios años antes de que se descubriera la expansión acelerada del Universo, el físico estadounidense Steven Weinberg ya usó este tipo de argumentos para predecir que la densidad de energía asociada a la constante cosmológica sería, como máximo, 5 o 10 veces mayor que la densidad actual de materia (en realidad es algo más del doble). De lo contrario, la expansión habría sido demasiado rápida, y las galaxias no habrían podido formarse‚Ķ y, por ende, tampoco la vida.

El principio antrópico está conectado con la idea del «Multiverso», que propone que hay muchos otros Universos como el nuestro, y en cada uno de ellos las constantes de la naturaleza podrían tomar valores distintos, de modo que solo un subconjunto de ellos serían aptos para la vida. Aunque esta idea parezca un tanto esotérica, hay muchas teorías que predicen la existencia de un Multiverso. De hecho, la teoría de la inflación conduciría de manera genérica a este escenario: debido (¡una vez más!) a las fluctuaciones cuánticas, la rápida etapa de expansión acelerada no habría terminado al mismo tiempo en todas las partes del Universo. Así, algunas partes habrían dejado de inflarse mientras otras seguían haciéndolo; este proceso se repetiría una y otra vez (la inflación no acabaría nunca), produciendo un conjunto infinito de «Universos burbuja», aislados los unos de los otros. La teoría de cuerdas, una de las teorías que busca proporcionar una descripción unificada de las cuatro interacciones fundamentales, también permite la existencia de un número enorme de Universos.

Uno de los principales problemas de esta idea del Multiverso es que resulta muy difícil de demostrar, dado que no tenemos acceso al resto de Universos. A pesar de ello, hay bastantes científicos que defienden la idea del Multiverso y constituye un área de investigación relativamente activa.

INFLACIÓN CÓSMICA: DOBLE SOLUCIÓN

Según la teoría de la inflación cósmica, el Universo ya sufrió una etapa de expansión acelerada en sus primeros instantes. Esta teoría explica dos problemas asociados al modelo del Big Bang: el del horizonte y el de la planitud. El primero parte de que los fotones del fondo de radiación de microondas nos llegan casi con la misma temperatura desde todas las direcciones. Pero según la teoría de la gran explosión, las regiones separadas más de un grado en el cielo no habían podido interactuar antes de la recombinación, porque la luz aún no había tenido tiempo de viajar entre ellas. ¿Cómo alcanzaron entonces la misma temperatura?

Por otro lado, el problema de la planitud consiste en explicar por qué el Universo es plano, cuando (de acuerdo con la teoría del Big Bang) lo normal es que fuese abierto o cerrado. La inflación da respuesta a ambas cuestiones: antes de la inflación el Universo observable era diminuto, por lo que todas sus regiones habían tenido tiempo de interactuar y alcanzar una temperatura común. Y aunque el Universo antes de la inflación fuera curvo, se habría hinchado tanto que hoy en día solo tendríamos acceso a una pequeñísima parte de él y nos parecería plano. Pero el mayor éxito de la inflación es que explica el origen de las inhomogeneidades que acabarían convirtiéndose en las galaxias y cúmulos que vemos hoy en día: la enorme expansión habría amplificado las diminutas (e inevitables) fluctuaciones cuánticas que ocurrieron al principio de la inflación hasta convertirlas en esas regiones que presentan distintas densidades.

GRAVEDAD MODIFICADA

Por último, mencionar que, al igual que pasaba con la materia oscura, algunos investigadores han propuesto modificar la gravedad de manera que conduzca a una expansión acelerada sin necesidad de recurrir a la energía oscura. Construir una teoría que consiga explicar las observaciones renunciando tanto a la materia oscura como a la energía oscura no es nada sencillo, por lo que muchas de las propuestas se centran en eliminar una de estas dos componentes. Sin embargo, la idea de la energía oscura sigue siendo laopción preferida entre la mayoría de científicos.

EL DESTINO DEL UNIVERSO, EN MANOS DE LA ENERGÍA OSCURA

Uno de los motivos por los que queremos conocer la naturaleza de la energía oscura es porque el destino del cosmos depende exclusivamente de cómo evolucione esta componente. Aunque aún no podemos estar seguros de qué final nos aguarda, no parece haber muchas posibilidades, y ninguna de ellas es demasiado prometedora.

Si la energía oscura se comporta como una constante cosmológica, el Universo continuará expandiéndose eternamente. En un futuro, la materia estará cada vez más diluida y el Universo será cada vez más frío y estará más vacío. Este final, que conduciría a la muerte térmica del Universo (ya no habría energía disponible) y que a veces recibe el nombre de «gran congelación» (Big Freeze), es el mismo que le aguardaría a un Universo abierto o plano sin energía oscura. Pero la presencia de la constante cosmológica introduce una diferencia importante: con el tiempo, todas las galaxias, salvo las más cercanas, que probablemente se hayan unido a la Vía Láctea, se estarán alejando de nosotros a velocidades mayores que la de la luz, por lo que habrán desaparecido de la vista para siempre. Nótese que este hecho no contradice el principio relativista de que la materia no puede moverse más rápido que la luz, ya que en realidad las galaxias no se estarían moviendo, sería simplemente un efecto causado por la expansión del Universo.

En caso de que la densidad de energía oscura aumentase con el tiempo, el final del Universo sería todavía más dramático. La expansión se aceleraría cada vez más, e iría desgarrando progresivamente todas las estructuras del Universo, empezando por los cúmulos y las galaxias, hasta llegar a un momento en que ni tan siquiera los núcleos atómicos podrían permanecer unidos. Este escenario apocalíptico recibe el nombre de «gran desgarro» o Big Rip.

Finalmente, si la densidad de energía oscura disminuye con el tiempo, la materia podría volver a convertirse en la componente dominante en un futuro. Aun así, dado que nuestro Universo parece ser plano, seguiría expandiéndose eternamente, aunque a una velocidad cada vez menor. Solo en caso de que la densidad de energía oscura se hiciese negativa (con lo cual pasaría a reforzar la atracción gravitatoria de la materia) podría ocurrir que la expansión acabara deteniéndose por completo. En tal caso, el Universo comenzaría a contraerse, repitiendo toda su historia en sentido inverso hasta terminar exactamente igual que empezó: concentrado en un punto de densidad infinita.

Esta posibilidad normalmente recibe el nombre de «gran implosión» o «gran colapso» por el término inglés Big Crunch. Y, quién sabe, quizá tras ese colapso el Universo podría comenzar una nueva etapa de expansión, posibilidad que recibe el nombre de «gran rebote», o Big Bounce. Sea lo que sea, parece que la energía oscura ha venido para quedarse. Encaja muy bien con todas las observaciones, que indican que nuestro Universo es espacialmente plano y está formado por aproximadamente un 70 % de energía oscura, un 25 % de materia oscura y tan solo un 5 % de materia ordinaria. Así pues, desconocemos casi por completo el 95 % del contenido del Universo. Habrá quien vea esta situación como algo negativo, como una crisis. Sin embargo, quizá sea más apropiado considerarla como una gran oportunidad, una invitación a una era de grandísimos descubrimientos.

Todo indica que en los próximos años lograremos enormes avances en ese sentido. Al fin y al cabo, muchas de las grandes revoluciones de la Física han tenido su origen en fenómenos para los que no teníamos explicación.

Es decir, en una crisis.

 

                                                                                                           FIN

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