Cómo es posible el universo con materia oscura y sin materia oscura
A día de hoy, el modelo más aceptado en cosmología para explicar el universo recibe el nombre de ΛCDM (siglas que corresponden a lambda o “no exactamente constante cosmológica” Cold Dark Matter), en el que la materia y la energía oscura son indispensables. Sin embargo, cada vez cobran más fuerza modelos cosmológicos de un universo posible sin contar con tanta “oscuridad”.
El universo clásico
ΛCDM es el modelo estándar y el más conocido. Da una solución bastante aproximada de la existencia de todo lo que observamos experimentalmente. Explica el fondo cósmico de microondas, una forma de radiación electromagnética que se ha encontrado experimentalmente y que se considera una de las pruebas principales de que hubo un Big Bang.
El modelo también explica la distribución de las galaxias y cúmulos de galaxias, y ofrece una buena aproximación de las abundancias de hidrógeno, helio y litio que se observan en el cosmos.
El modelo estándar basa parte de su desarrollo en la existencia de materia oscura que es, no obstante, materia. Esto significa que tendría que estar formada por átomos/partículas no normales , que aún no se han encontrado a pesar de que se están realizando muchos experimentos para detectarlas. Hasta ahora, ninguno ha tenido éxito. Este no resultado nos lleva a la duda de su existencia.
La partícula de Higgs podría haber acabado ya con el universo: ¿por qué seguimos aquí?
A pie de Tierra, el universo parecer estable. No podría ser de otro modo. Hace al menos la friolera de 13 700 millones de años que persiste. Sin embargo, a medida que los expertos indagan más sobre las partículas cuánticas y su papel en el cosmos, la estabilidad se tambalea. Los experimentos sobre la partícula de Higgs (o bosón de Higgs) y el campo de Higgs muestran que algo pudo y podría salir mal.
Aún hoy la inestabilidad de una única partícula fundamental, el bosón de Higgs, nos coloca ante la inquietante posibilidad de que el cosmos llegue a su fin convirtiéndose en en burbujas.
De qué se ocupa el bosón de Higgs
El bosón de Higgs es responsable de la masa y las interacciones de todas las partículas que conocemos.
Y esa masa depende de la interacción de partículas elementales con un campo, denominado campo de Higgs.
Como el bosón de Higgs existe, sabemos que ese campo fundamental para que las partículas interacciones entre ellas existe.
El destino del universo está en manos de la energía oscura
Hace aproximadamente 25 años se produjo una revolución en el conocimiento del universo. Mediante el análisis detallado de cierto tipo de supernovas, gigantescas explosiones de estrellas que llegan al final de su ciclo de vida, dos equipos científicos, (que merecieron el premio Nobel de física en 2011), determinaron que el espacio se expande de manera acelerada.
Fue uno de los descubrimientos más sorprendentes de la historia de la ciencia. Lo esperado era que la expansión del universo se fuese frenando como consecuencia de la atracción entre galaxias, debido a la fuerza de la gravedad. La expansión acelerada puso de manifiesto que algo más estaba ocurriendo.
Existe un ente exótico, inadvertido hasta ese momento, que produce gravedad repulsiva y empuja a las galaxias haciendo que se alejen cada vez más rápido. Es la energía oscura.
¿Por qué se está desgarrando el universo?
¿De qué está hecho el universo? Esta pregunta lleva cientos de años preocupando a los astrónomos.
Durante el último cuarto de siglo, los científicos han sostenido que la materia “normal”, como los átomos y moléculas que nos componen a usted, a mí, a la Tierra y a casi todo lo que podemos ver, sólo representa el 5 % del universo.
Otro 25% corresponde a la “materia oscura”, una sustancia desconocida que no podemos ver pero que podemos detectar por cómo afecta a la materia normal a través de la gravedad. Y el 70 % restante del cosmos está formado por “energía oscura”. Descubierta en 1998, se trata de una forma desconocida de energía que se cree que hace que el universo se expanda a un ritmo cada vez mayor.
En un nuevo estudio, que se publicará próximamente en la revista Astronomical Journal, hemos medido las propiedades de la energía oscura con más detalle que nunca. Nuestros resultados muestran que puede tratarse de una hipotética energía del vacío, propuesta por primera vez por Einstein, o incluso podría ser algo más extraño y complicado que cambia con el tiempo.
¿Podría extinguirse el tiempo?
El tiempo surgió cuando lo hizo el universo, y el modo en que este acabe (si es que llega a hacerlo) determinará también si podría extinguirse el tiempo.
Creemos que el universo surgió comprimido en un espacio infinitamente pequeño, y, por alguna razón que aún no hemos llegado a entender, empezó a expandirse de inmediato, haciéndose más y más grande. Esta idea o modelo del inicio del universo se denomina Big Bang.
En 1998 la ciencia descubrió que el universo se expandía cada vez más rápido, pero seguimos sin saber por qué.
Energía oscura
Debe tener algo que ver con la energía que existe en el vacío espacial. Podría tratarse de un nuevo tipo de campo de energía o de algo que responde a leyes físicas completamente desconocidas. Para simbolizar esta laguna de conocimiento llamamos a este nuevo fenómeno “energía oscura”.
¿Cómo pudo surgir de la nada el Big Bang?
La última estrella se irá enfriando poco a poco y al final se desvanecerá. Con su muerte el universo volverá a ser un lugar vacío carente de luz, vida o significado”.
Así fue la advertencia del físico Brian Cox en un episodio emitido recientemente de la serie Universe, de la BBC. La muerte de la última estrella será solo el principio de una era infinitamente prolongada y oscura. Toda la materia terminará siendo devorada por monstruosos agujeros negros, que posteriormente se evaporarán hasta quedar reducidos a tenues destellos de luz. El espacio se expandiría infinitamente hacia afuera hasta que incluso esos tenues destellos luminosos quedarán demasiado diseminados como para interactuar de alguna forma. No habrá ningún tipo de actividad.
¿O quizá sí? Aunque resulte bastante extraño, algunos cosmólogos creen que hubo un universo oscuro y vacío, muy similar al que habrá en un futuro lejano, que podría haber estado en el origen de nuestro propio big bang.
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