Cuando Einstein formuló su teoría de la relatividad general todos sus cálculos revelaron que el universo no podía ser estable sino que forzosamente, tenía que expandirse o contraerse. Einstein estaba convencido de que el universo debía ser estático e infinito, pero eso no encajaba con lo que decía su aclamada teoría.
Sus ecuaciones originales de 1915 no permitían un universo estático, ya que la gravedad llevaba al universo a contraerse inexorablemente. Con el fin de compensar los efectos de la gravitación causada por la masa del universo, Einstein introdujo en sus ecuaciones un término al que denominó la constante cosmológica. Se dice que Einstein llegó a declarar que la introducción de dicha constante fue el «peor error de su carrera».
Así, la constante cosmológica fue introducida por Einstein en 1917 como una modificación de su ecuación original del campo gravitatorio para conseguir una solución que diera un universo estático que coincidiera con la concepción del universo reinante en su tiempo.
Con las leyes de la gravedad de Newton y la relatividad general de Einstein, todo parecía tener explicación y todo parecía funcionar adecuadamente en el Universo: el comportamiento de las galaxias, estrellas, planetas, etc, respondían muy bien a ambas teorías. Pero, ¿qué pasó? Bueno, pues que nos despertamos de ese sueño.
En 1929 Edwin Hubble observó que el universo no era estático sino que está en expansión.
Al observar el movimiento y distribución de galaxias muy lejanas notó que éstas se alejaban de nosotros a una velocidad que era proporcional a su distancia, de lo cual dedujo que el universo se expandía y no era estático.
En efecto, todas las galaxias se están separando de nosotros y esto no tenía ningún sentido. O bien estábamos en el centro del universo y todo se alejaba de nosotros, o algo fallaba en la ecuación.
Se optó por la idea de que no es que las galaxias se estén alejando directamente de nosotros, lo que pasa es que cada vez está creciendo más y más el espacio entre ellas (y en todas partes). Digamos que se está “fabricando” constantemente nuevo espacio-tiempo.
Frente a esto, Einstein comprendió que no era necesaria la constante cosmológica en sus ecuaciones y desechó este concepto.
Hay que aclarar que al contrario que el resto de la relatividad general, la constante cosmológica de Einstein no se justificaba y fue introducida solamente con el fin de obtener el resultado que en la época se pensaba, era el apropiado.
Cuando se presentó la evidencia de la expansión de universo, se dice que Einstein llegó a declarar que la introducción de dicha constante fue el «peor error de su carrera».
Avancemos en el tiempo.
Cuando en 1998 se demostró que el universo, además de expandirse, lo hace a una velocidad cada vez mayor, ya no había marca atrás: El universo definitivamente no es estático ni tampoco se contrae, sino que se expande.
Esto significa que si cada vez es más grande, anteriormente fue cada vez más pequeño. Por lógica, el universo tuvo un origen por tanto, y algo con un inicio no puede ser tampoco infinito; surgió con ello la idea del big bang como el principio de nuestro universo. Así, la idea de que el universo es estático e infinito en tiempo y espacio ya no tiene sentido para la ciencia actual.
Durante mucho tiempo esperamos que la velocidad de expansión del universo fuera disminuyendo debido a que la gravitación es atractiva, pero se descubrió que estaba aumentando.
Para explicar este fenómeno, los físicos reintrodujeron una constante cosmológica rebautizada como energía oscura. Una constante que de hecho, no se sabe muy bien si podría cambiar con el tiempo.
De este modo, podríamos decir que la energía oscura es el motor de la expansión acelerada del Universo (lo que la provoca).
Esta expansión acelerada solo es palpable en el espacio entre galaxias, pues dentro de ellas, la propia gravedad entre las miles de millones de estrellas que las conforman, se encargan de mantener una cohesión gravitatoria local.
Gracias a los cálculos y observaciones, ahora sabemos que la edad del universo es cercana a los 14.000 millones de años, y que hace aproximadamente unos 4.000 millones de años su expansión comenzó a acelerarse. Este punto corresponde al momento en la historia del universo en el que la energía oscura comenzó a dominar sobre la materia.
No se debe confundir la energía oscura con la materia oscura, ya que, aunque ambas forman la mayor parte de la masa del universo, la materia oscura es una forma de materia, mientras que la energía oscura se asocia a un campo que ocupa todo el espacio.
Aunque no se conoce exactamente la naturaleza de la materia oscura, sabemos que al igual que la materia común, la materia oscura contribuye a desacelerar la expansión del universo; es decir, hace el efecto contrario al de la energía oscura. Os explico más profundamente las diferencias entre materia y energía oscura, aquí.
Repasemos: En cosmología física, la energía oscura es una forma de energía que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. Se trataría de una energía de densidad constante que llena el espacio de forma homogénea.
La deducción de todo esto es simple: Si un universo ligado a la gravead tendería a contraerse por la atracción y vemos que esto no sucede, entonces debe haber una fuerza contraria y más poderosa, que permita propiciar la expansión que observamos.
¿Y Qué produce esta constante expansión? ¿Por qué pasa? Ni peregrina idea, seamos francos. Pero el misterioso componente energético que la propicia, es lo que convenimos llamar energía oscura.
Nadie la ha visto y tampoco sabemos lo que es. Pero sus efectos sobre el comportamiento expansivo del universo delata indirectamente su existencia, y teorizamos que existe para que nuestras ecuaciones y observaciones científicas encajen matemática y experimentalmente.
Aunque los investigadores no entienden completamente la energía oscura, han utilizado su conocimiento del fenómeno para construir modelos del universo que explican desde el Big Bang hasta la estructura moderna de galaxias a gran escala. De este modo, la existencia de la energía oscura existencia permite encajar el rompecabezas.
En resumidas cuentas, la energía oscura está en todas partes y sabemos que existe porque, de no hacerlo, el Universo no podría estar expandiéndose aceleradamente. Y cuanto más crece el Universo, más energía oscura hay.
La información divulgada recientemente basada en el trabajo realizado por el satélite espacial Planck sobre la distribución del universo, obtuvo la estimación más precisa sobre la composición de universo. Siendo un 68,3 % de energía oscura, un 26,8 % de materia oscura y un 4,9 % de materia ordinaria (este último tipo de materia es la que humanamente, podemos ver y detectar directamente).
La naturaleza de la energía oscura es objeto de debate. Se sabe que debe ser muy homogénea, no muy densa y no se conoce su interacción con ninguna otra de las fuerzas fundamentales que no sea la gravedad.
Pero, ¿podría no existir, después de todo? ¿Es otro apaño como el que hizo Einstein con su constante cosmológica, pero más moderno?
Se contempla esa posibilidad, aunque ciertamente, considerar la existencia de la energía oscura es la manera más frecuente de explicar las observaciones recientes de que el universo parece estar en expansión acelerada.
La Teoría del Big Rip nos dice que el hecho de que esté provocando una expansión acelerada y haciendo que las galaxias cada vez estén más separadas las unas de las otras, podría hacer que la energía oscura destruyera el Universo.
Podría suceder que dentro de miles de millones de años, el Universo sea tan grande y la materia esté tan diluida, que la gravedad no pueda mantener al Universo unido.
La energía oscura le habrá ganado tanto la batalla a la gravedad que, al llegar a un punto crítico, llegará un momento en el que las galaxias estarán tan separadas las unas de las otras que será como si cada una de ellas estuviera sola en el Universo.
Pero dentro de la galaxia en cuestión, la gravedad seguirá ganando a la energía oscura, pues la cohesión gravitatoria estelar se encargará de mantener unidos a todos los elementos. Por lo tanto, simplemente podría ocurrir que las estrellas se vayan apagando lentamente hasta que, eones después, no quede ninguna estrella viva en el Universo.
Fuentes:
- [eluniversal.com.mx] El origen de la energía oscura
- [es.wikipedia.org] Constante cosmológica
- [es.wikipedia.org] Expansión acelerada del universo
- [es.wikipedia.org] Energía oscura
- [elpais.com/ciencia] ¿Qué es la energía oscura?
- [unicoos.com] ¿Qué es la energía oscura?
- [bbc.com] Qué es la energía oscura y por qué constituye uno de los grandes misterios del universo
- [culturacientifica.com] Energía oscura
- [medicoplus.com] ¿Qué es la energía oscura?