El lado oscuro del Universo

La expansión del Universo

Hace años, nuestra imagen del universo era incompleta y menos exacta. Los científicos en esa época creían que nuestra galaxia, La Vía Láctea, era todo el universo. Era como una isla, un gran conjunto de estrellas, inmersa dentro un espacio vacío e infinito. Se creía que el universo era eterno y estático y la  idea de un universo en expansión era impensable. Hoy en día sabemos, graciasdescarga (1) a poderosos telescopios, que nuestra galaxia es una más de las 400 mil millones de galaxias dentro de nuestro universo observable y cada galaxia cuenta con aproximadamente 100 mil millones de estrellas. La visión de nuestro universo ha ido cambiando conforme las ideas filosóficas y las observaciones cosmológicas han ido evolucionando y de esta manera la perspectiva del universo ha sufrido grandes cambios a lo largo de nuestra historia. En el siguiente texto analizaremos algunos principios cosmológicos para tratar de comprender y de buscar una explicación a la expansión y comportamiento del Universo.

A principios del siglo  XX antes de que Hubble descubriera la expansión del universo Einstein publicó la ley general de la relatividad, que es la que usan los cosmólogos para descargadescribir la forma global del Universo, pero Einstein predijo que el Universo debía colapsar debido a la implacable atracción de gravedad. Sin embargo, como muchos otros científicos de su tiempo, Einstein asumió que el Universo no cambiaba y era más bien estático. Para hacer que sus ecuaciones  se ajustaran a tales suposiciones, Einstein añadió algo que llamó “la constante cosmológica” cuya gravedad es repulsiva.

Poco después, el astrónomo Edwin Hubble descubrió que el universo se estaba expandiendo. Hubble asumió que el Universo se había desacelerado bajo la influencia de la gravedad y que incluso, podía llegar a detenerse. Esto llevó a Einstein a decir que su constante cosmológica era “el error más grande de su vhubble_edwin_a6a-lgida”. Ahora, parece que Einstein después de todo estaba en lo correcto. La fuente de la gravedad repulsiva puede ser algo similar a la constante cosmológica su interpretación en las ecuaciones de Einstein es energía asociada con el espacio vacío o algo completamente nuevo e inesperado.

Existe un fenómeno de explosión estelar, llamado Supernova tipo 1A, que siempre estalla emitiendo el mismo brillo, y por tanto se puede conocer su distancia según la luminosidad que llegue a nosotros. A partir de esta luminosidad también se puede conocer a qué velocidad se aleja de nosotros ya que como demostró Hubble, cuanto más rojo se presenta un objeto, más lejos está con relación a otro similar menos rojo (corrimiento al rojo)

Para 1998, los equipos de Schmidt y Perlmutter habían estudiado unas 40 supernovas que explotaron entre 4 000 y 7 000 millones de años atrás. Estos datos les bastaron para convencerse de que algo andaba mal con la cosmología del Big Bang. Las supernovas se veían 25% más tenues de lo que correspondía a su corrimiento al rojo si la expansión del Universo se va frenando. Luego de descartar posibles fuentes de error  y de verificar que ambos equipos obtenían los mismos resultados y de varios meses buscando explicaciones prosaicas, los investigadores anunciaron públicamente una conclusión sorprendente: el Universo, que empezó hace casi catorce mil millones de años su expansión se estaba acelerando. La nueva interrogante era ¿Qué está acelerando su expansión?

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Los resultados obtenidos por Perlmutter y Schmidt confirman que la constante cosmológica en las ecuaciones de Einstein no fue un error, sino que resultó una solución brillante. Si hay una constante cosmológica, el universo está destinado a acelerarse, incluso si el universo es plano. Esta aceleración del universo sería debido a un tipo de energía a la cual llamaron “energía oscura”, en los inicios del universo esta energía constituiría una pequeña parte de toda la energía y a medida que la materia se fue diluyendo con la expansión del universo, la energía oscura fue dominando y actualmente constituye aproximadamente el 73% de toda la energía presente en el universo. Del 27% restante, un 23% se encuentra en forma de “materia oscura” (que no emite luz) y solo un 4% es “materia bariónica”, la materia de la que están hechos los planetas, las estrellas y nosotros mismos.

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Otra posibilidad es que la energía oscura provenga de un nuevo tipo de campo, parecido a los campos eléctricos y magnéticos, al que algunos cosmólogos llaman quintaesencia. En la teoría de la relatividad todos los campos producen atracción gravitacional por contener energía, pero la quintaesencia produce repulsión gravitacional. La constante cosmológica, como propiedad exclusiva del espacio, no cambia con la expansión del Universo, no interactúa con la materia y no cambia de valor en distintas regiones. En cambio la quintaesencia sí podría interactuar con la materia y cambiar de valor. Otra diferencia detectable es que la quintaesencia acelera la expansión del Universo menos que la constante cosmológica.

La energía oscura es completamente diferente a la materia oscura y mucho más misteriosa aún no se puede decidir si la energía oscura es constante cosmológica o quintaesencia, está claro, en todo caso, que la posibilidad del Gran Apachurrón queda excluida. El Universo seguirá expandiéndose para siempre hasta que desde la Tierra no veamos ya otras galaxias por haber aumentado tanto las distancias que su luz ya no nos alcance. Pero entonces, ¿Cuál será el destino del Universo?

Algunos cosmólogos propusieron una variante de la teoría de la energía oscura que consiste en tomar en cuenta ciertos valores, antes desdeñados, de un parámetro que la describe. Para distinguirla de la quintaesencia los científicos llamaron “energía fantasma” a la energía oscura de este tipo. Según el físico Robert Caldwell y sus colaboradores, llegará un día, dentro de unos 22 mil millones de años, en que la aceleración de la expansión del Universo empezará a notarse a escalas cada vez más pequeñas para producir un final que se llama Big Rip (el “Gran Desgarrón”). En otras palabras el Big Rip es lo que sucede cuando la fuerza repulsiva de la energía oscura es capaz de vencer a la gravitación (y a todo lo demás). Los cuerpos enlazados gravitacionalmente como nuestra propia galaxia Vía Láctea, nuestro sistema solar y finalmente todo quedará en la nada. Para fortuna de nosotros cuando esto ocurra, la Tierra ya habrá dejado de existir hace muchos años.

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En conclusión todo indica que hay un comportamiento del Universo que aún no comprendemos, se le ha denominado energía oscura con la finalidad de darle seguimiento y encontrar una explicación que pueda resolver su enigmático proceder, lo que me queda claro, porque es una constante en las teorías que explican la energía oscura es que  nuestro Universo continuará expandiéndose de manera indefinida, pues tal parece que la energía oscura le está ganando la partida a , lo que indica que llegará el momento en el que lo que solíamos ver ya no será igual.

Fuentes: 
Diago Nebot, P. (2008). Astrofísica Extragaláctica (Actividades Guiadas Cálculo de distancias entre galaxias: Las Cefeidas) Recuperado de http://svo.cab.inta-csic.es/docs/files/svo/Public/Projects/Education/VIU/07-CEFEIDAS.pdf
Régules, S. (2003). El lado oscuro del universo. ¿Cómo ves?, Revista de Divulgación de la Ciencia de la UNAM, N°. 58. Recuperado de http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/58/el-lado-oscuro-del-universo
Urry, M. (2011) La energía oscura, el misterio más grande de la ciencia. Tecnología,  Expansión en alianza con CNN. Recuperado de http://expansion.mx/tecnologia/2011/10/16/la-energia-oscura-el-misterio-mas-grande-de-la-ciencia
Zorzano, J. (2008). Desplazamiento hacia el rojo, Ley de Hubble y Expansión del Universo (Departamento de Física Aplicada a la Ingeniería Industrial) Recuperado de file:///C:/Users/Nashillo/Desktop/UnADM/II-Ley%20de%20Hubble%20v1.pdf
¿Por qué has elegido ese tema?
Elegí este tema porque implicaba un reto para mi ya que no poseía conocimientos concretos del tema y tuve que realizar una investigación a fondo para comprender la lectura y muchos de los conceptos.
¿De dónde partiste para empezar a escribir?
Inicie con la lectura que nos proporcionaron, la leí un par de veces y después fui desglosando conceptos y a buscar información de cada uno de ellos. Leí acerca de la Teoría de la Relatividad, la constante cosmológica, la Ley de Hubble, las cefeidas, corrimiento al rojo, quintaescencia, modelo inflacionario, Teoría del Big Rip y el trabajo realizado por  Schmidt y Perlmutter. Encontré bastante información y me fue un poco difícil digerirla, pero quedo satisfecha con el trabajo realizado.

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¿Qué es ser un estudiante en línea?

El proceso de aprendizaje en la modalidad de estudios en línea se lleva cabo en un Ambiente Virtual de Aprendizaje, el cual es un espacio pensado y diseñado más allá de los alcances de la formación y la información, engloba una visión conjunta del cómo se enseña pero sobre todo del cómo se aprende y se elabora a partir del establecimiento de objetivos de aprendizaje, incorporando actividades y experiencias de aprendizaje estimulantes.

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Retos para el estudiante en línea

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El ser un estudiante en línea implica ciertos saberes, actitudes, retos, exigencias, ventajas y compromisos, pero sobre todo la disposición de aprender, el estudiante en línea tiene ante sí la oportunidad de marcar su propio ritmo de aprendizaje y de trazar sus horizontes de estudio de acuerdo con sus metas académicas.

Sustraído del texto de López Meza, Ricardo D. (2016)