La constante cosmológica puede no ser constante

. . . después de todo 

Las mediciones sugieren que la energía oscura puede fluctuar, poniendo en duda los modelos actuales del universo.

Andrew Masterson informa.

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El universo en la radiación de microondas, según lo visto por el satélite de Planck. Crédito de la imagen: ESA, C. CARREAU 

Por ANDREW MASTERSON es editor de noticias de Cosmos Octubre 06 de 2017. 

La constante cosmológica --una parte esencial de las complejas ecuaciones que explican un universo en expansión-- puede no ser tan constante, según sugiere un análisis de la Universidad de Portsmouth y de los Observatorios Astronómicos Nacionales de China. 

Más precisamente, la energía oscura, una fuerza indefinida considerada como la encarnación de la constante cosmológica en los modelos que describen el universo en expansión, puede ser dinámica: exhibir estados de energía variables en el tiempo. 

Si es así, y la próxima Encuesta Espectrópica de Energía Oscura de 2018 planeada por el Departamento de Energía de Estados Unidos será capaz de resolver el asunto definitivamente, las implicaciones para la cosmología serán profundas. 

La posible detección de propiedades dinámicas en energía oscura se informa en un artículo en la revista Nature Astronomy. El equipo de investigación fue dirigido por Gong-Bo Zhao, que tiene dos sillas en Portsmouth y China, y es descrito por el co-autor Bob Nichol, director del Instituto de Cosmología y Gravitación de Portsmouth, como una de las "estrellas más brillantes" en el campo. 

La idea de la constante cosmológica fue planteada por primera vez por Albert Einstein, como una forma de conectar lo que consideraba un problema con su teoría general de la relatividad. Sus cálculos predecían que el universo debía estar o bien contraerse o expandirse, mientras que el propio Einstein estaba convencido de que era estático. Él introdujo la constante quitar este tamaño --cambiando de sus resultados. 

Más tarde llegó a ver la constante cosmológica como su mayor error. Sin embargo, una generación posterior de cosmólogos adoptó la idea, no como una forma de impedir que el universo se expandiera, sino para explicar por qué lo hizo, y continúa haciéndolo. 

La cantidad de materia en el universo debe ejercer una fuerza gravitatoria suficiente para frenar la expansión que comenzó con el Big Bang. Sin embargo, los cálculos que surgen de las observaciones de las supernovas (las "velas estándar" del cosmos) no muestran ese efecto. De hecho, no sólo en el universo sigue creciendo, sino que la tasa a la que lo está haciendo está en realidad aumentando. 

Claramente, las observaciones están faltando algo. Para explicar los resultados, los cosmólogos sugieren la existencia de una fuerza desconocida, gravitacionalmente repulsiva, que es uniforme en todo el universo: la energía oscura. 

El modelo corriente estándar del cosmos es conocido como el modelo Lambda Cold Dark Matter, en el que la energía oscura es representada por el bit "lambda". En las ecuaciones, a la energía oscura se le asigna una "energía de estado" de una constante menos una, lo que significa que aporta una cantidad fija de presión expansiva en todo el universo. 

La energía oscura no es un componente insignificante del modelo. Se calcula que comprende alrededor del 70% de todo en el universo, con la materia oscura representando la mayor parte del resto. La materia "bariónica" - planetas, estrellas y todo el resto de los bits obvios - representa sólo el 5%. 

El modelo Lambda Cold Dark Matter funciona, con predicciones que coinciden con las observaciones de cerca, pero la investigación de Zhao y sus colegas puede representar un desafío significativo. 

En los últimos dos años, su equipo ha estado midiendo oscilaciones acústicas bariónicas - fluctuaciones periódicas en la densidad general de la materia visible - a través de múltiples épocas. 

Los resultados son curiosos. Los científicos descubrieron que la contabilidad de los cambios en la densidad de la materia visible requería cambios compensadores en el estado de energía oscura, tomando a veces por encima del valor negativo-uno. 

Los resultados implican que la energía oscura es dinámica, y por lo tanto no constante. En su artículo, Zhao y sus colegas se apresuran a afirmar que en la actualidad no hay suficientes datos en existencia para favorecer un modelo dinámico de energía oscura sobre el modelo Lambda Cold Dark Matter estándar. 

Sin embargo, concluye el documento, los nuevos cálculos revelan la energía oscura como un candidato inconstante para el trabajo constante cosmológico "si la energía oscura mejor adaptada actual pasó a ser el verdadero modelo". 

Es una cuestión que pronto se resolverá de una forma u otra. La Dark Energy Spectroscopic Survey, que será conducida por el telescopio Mayall 4-m en Kitt Peak en Arizona, aumentará enormemente la cantidad de información sobre la energía oscura disponible. 

Zhao y sus colegas esperan poder confirmar o modificar sus cálculos dentro de un par de años.