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Nuevo modelo de expansión del Universo es sin Energía Oscura

Nuevo modelo de expansión del Universo es sin Energía Oscura
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La estructura singular del Universo en expansión, con intrigantes alineaciones en el borde burbujas cósmicas aparentemente vacías está sorprendiendo a los astrónomos, y como siempre el tema es en constante debate internacional.

Los científicos intentan explicar la expansión del cosmos por la manifestación de la materia clara, que el ser humano ve a simple vista, la materia oscura, que no se ve, y a ello han agregado una tal energía oscura, también invisible, pero que cada vez más se pone en duda su existencia. De los nuevos estudios surge la presentación de un nuevo modelo del Universo, sin energía oscura.

En el modelo estándar del Universo, la ciencia actual define que la energía oscura ocupa el 68 por ciento del total del cosmos, la materia clara un 27 % y la materia oscura, en un 5%. En cambio en el modelo de Einstein-de Sitter – de Albert Einstein y Willem de Siter de 1932- el modelo original no consideraba la energía oscura.

Otra hipótesis de un grupo dirigido por  István Csabai , de la Universidad Eötvös Loránd de Hungría presenta el Modelo Avera del Universo, que podría cambiar el modelo estándar, descartando nuevamente la existencia de la energía oscura, de acuerdo a lo expuesto por la Sociedad Royal de Astronomía en marzo de 2017.

También otro estudio, de la Universidad de Arizona en 2015, le atribuyó poca importancia a esta parte invisible de nuestro cosmos. En este caso, los investigadores advirtieron que cuando se midieron en el pasado las distancias del Universo se usaron las Supernovas de tipo Ia. Se pensaba que eran todas iguales, y por ello “se sacaron conclusiones erróneas”.

En la siguiente imagen de István Csabai y su equipo de colaboradores se representan los Modelos del Universo Estándar (Rosa), Avera (Azul) y Einstein-De Sitter (Verde).

En la fotografía del cosmoc, un punto representa aproximadamente un conjunto completo de galaxias. Las unidades de escala están en Megaparsecs (Mpc), donde 1 Mpc es de alrededor de 3 millones de millones de millones de kilómetros, destaca, Csabai.

De acuerdo a la curva resultante de los cálculos teóricos de aceleración del Universo, que se ve debajo, el modelo Avera sería el que ajusta más a la realidad observada (Curva azul).

Modelos del Universo Estándar (Rosa), Avera (Azul) y Einstein-De Sitter (Verde). El Avera se ajusta a la acelerada expansión del Universo (Curva azul). (Sociedad de Astronomía Royal)

Modelos del Universo Estándar (Rosa), Avera (Azul) y Einstein-De Sitter (Verde). El Avera se ajusta a la acelerada expansión del Universo (Curva azul). (Sociedad de Astronomía Royal)

De acuerdo al informe de la Sociedad Royal, a partir de la década de 1920, los científicos concluyeron que el Universo se estaba expandiendo desde hace 13,8 millones de años luego del Big Bang, ya que las cartografías que medían las velocidades de los movimientos de las galaxias lo corroboraban.

“Se ha estado expandiendo desde entonces. La evidencia clave para esta expansión es la ley de Hubble, basada en observaciones de galaxias, que indica que, en promedio, la velocidad con la que una galaxia se aleja de nosotros es proporcional a su distancia”, dicen los astrónomos.

Para saber si la galaxia se está alejando, los investigadores observan las ondas de rayos que éstas reflejan. A medida que su onda se desplaza hacia el color rojo, se dice que están más lejos.

Sin embargo, para explicar este movimiento en las ecuaciones matemáticas y teóricas, a mitad del siglo XX, los astrónomos dijeron que debía existir una materia oscura, en caso contrario su matemática daba resultados incongruentes a la realidad. Luego en los años noventa, para explicar las explosiones de las estrellas cuando ya han finalizado su ciclo vital, concluyeron que debía existir además la energía oscura.

Para estas conclusiones, los astrónomos se basaron en estudios de las supernovas de tipo la, que corresponde a las explosión de estrellas blancas en sistemas binarios ( de dos estrellas).

Supernova 1572 (la Nova di Tycho), una supernova di tipo Ia osservata nel 1572 dall'astronomo danese Tycho Brahe. Imagen en rayos X. (ASA/CXC/Rutgers/J. Warren, J.Hughes et al.)

Supernova 1572 (la Nova di Tycho), una supernova di tipo Ia osservata nel 1572 dall’astronomo danese Tycho Brahe. Imagen en rayos X. (ASA/CXC/Rutgers/J. Warren, J.Hughes et al.)

Ahora el grupo de la Universidad Eötvös Loránd, argumenta que los modelos convencionales de cosmología se basaron en aproximaciones que ignoran la estructura misma del Universo, y donde se supone que la materia tiene una densidad uniforme, según refiere el documento de la Sociedad Royal.

Estas aproximaciones -que los autores describen como erradas- se hicieron debido a la incomprensión de las ecuaciones teóricas que dejó Einstein sobre la expansión del Universo.

László Dobos, coautor del estudio húngaro, destaca que “las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, que describen la expansión del Universo son tan complejas matemáticamente, que durante cien años no se han encontrado soluciones que respondan al efecto de las estructuras cósmicas”.

El científico añade que al respecto se sabe “por observaciones muy precisas de las supernovas, que el universo se está acelerando”, pero que a nivel teórico las explicaciones sólo se basan en aproximaciones de las ecuaciones de Einstein.

 

En conclusión, estas aproximaciones estarían introduciendo “errores como la necesidad de energía oscura, en los modelos diseñados para ajustarse a los datos observacionales“.

Lo que ahora nadie tiene duda es que las galaxias se encuentran ubicadas en delgadas paredes de burbujas agrupadas en grandes grupos de galaxias llamados súper clusters.

Sorprendente alineación de cuásares en el Universo (VLT-ESO)

¿Qué es lo que hay en el interior de estas burbujas?, No está claro. Aparentemente un misterioso vacío, quizás con una relación análoga al vacío de mirar el aire y el cielo a la luz del día. Non nos muestra nada, pero sabemos que está compuesto de innumerables partículas invisibles.

Sobre la materia oscura

Por otro lado, sobre la materia oscura, otro componente intrigante del Universo, también hay grandes debates. Una publicación de diciembre de 2016 del Observatorio Espacial Austral (ESO), indica que tras analizar los datos de un nuevo e inmenso sondeo de galaxias con el telescopio de rastreo del VLTen Chile, los resultados sugieren que “la materia oscura puede ser menos densa y estar distribuida de forma más uniforme en el espacio de lo que se pensaba”.

Materia oscura es más uniforme de lo pensado.(ESO)

Materia oscura es más uniforme de lo pensado.(ESO)

En ese caso se estudió cómo la luz de unos quince millones de galaxias distantes se veía afectada por la influencia gravitacional de la materia en las escalas más grandes del Universo. El estudio fue dirigido por Hendrik Hildebrandt, del Instituto Argelander de Astronomía, en Bonn (Alemania) y Massimo Viola, del Observatorio de Leiden (Países Bajos), de acuerdo a ESO.

“Los resultados parecen estar en desacuerdo con los anteriores resultados observados por el satélite Planck”, señaló la investigación.

Materia oscura sin energía oscura

Volviendo al estudio del equipo húngaro, que plantea un nuevo modelo de evolución del Universo, Dovos señala que “en la práctica, la materia normal y la oscura parecen llenar el universo con una estructura similar a una espuma, donde las galaxias se encuentran en las delgadas paredes entre burbujas y se agrupan en superclusters. El interior de las burbujas está un contraste casi vacío de ambos tipos de materia”.

Utilizando una simulación por computadora para modelar la distribución de millones de partículas de materia oscura, los científicos destacan que reconstruyeron la evolución del universo, incluyendo el aglomerado temprano de la materia y la formación de una estructura a gran escala.

“A diferencia de las simulaciones convencionales con un Universo en expansión del tipo liso, teniendo en cuenta la estructura, se llegó a un modelo en el que diferentes regiones del cosmos se expanden a diferentes velocidades”, señala el documento.

“Sin embargo -destaca- la tasa promedio de expansión es consistente con las observaciones actuales, que sugieren una aceleración global”.

Según el Dr. Dobos, “la teoría de la relatividad general es fundamental para comprender la evolución del universo, no cuestionamos su validez, pero cuestionamos la validez de las soluciones aproximadas”, agregó el científico.

“Nuestros resultados -agrega el investigador húngaro- se basan en una conjetura matemática que permite la expansión diferencial del espacio”, es decir a diferente velocidad según los tipos de estructuras en el Universo.

El científico advierte que esta conclusión es consistentes con la teoría general de relatividad y muestra cómo afecta a la expansión la existencia de estas estructuras complejas de la materia.

“Estos temas fueron previamente desplazados sin que fueran considerados, pero teniéndolos en cuenta “pueden explicar la aceleración del Universo sin necesidad de energía oscura”, advierte el Dr. Dobos.

Para a Sociedad Royal de Astronomía “si este hallazgo es confirmado, podría tener un impacto significativo en los modelos del Universo y la dirección de la investigación en física. Durante los últimos 20 años, los astrónomos y los físicos teóricos han especulado sobre la naturaleza de la energía oscura, pero sigue siendo un misterio sin resolver. Con el nuevo modelo, István Csabai (científico que participó en el estudio) y sus colaboradores esperan por lo menos iniciar un animado debate”.

Artículos anteriores del Big Bang y del Universo, explican algunos otros aspectos del tema.


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