Por qué el universo se está expandiendo cada vez más rápido es una de las mayores preguntas abiertas en física. Las teorías actuales no pueden explicar completamente este crecimiento acelerado. La imagen estándar actual del universo se basa en la teoría de la relatividad general de Einstein y el modelo estándar de física de partículas. En este marco, los científicos plantean la hipótesis de la presencia de una fuerza misteriosa comúnmente conocida como «energía oscura» como causa de la rápida expansión del espacio. A pesar de su uso generalizado en cosmología, aún se desconoce la verdadera naturaleza y origen de la energía oscura.
Ahora, investigadores del Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) de la Universidad de Bremen, en colaboración con colegas de la Universidad Transilvania de Brasov en Rumania, sugieren una forma diferente de ver el problema. Su trabajo sugiere que la expansión del universo puede explicarse -al menos en parte- sin invocar la energía oscura.
¿Por qué se incluyó la energía oscura en primer lugar?
Los cosmólogos utilizan la teoría general de la relatividad de Einstein junto con las ecuaciones de Friedman para explicar cómo cambia el universo con el tiempo. Sin embargo, cuando estas ecuaciones se aplican a observaciones astronómicas reales, se quedan cortas. Para que coincida con lo que ven los telescopios, los científicos deben agregar manualmente un «término de energía oscura» adicional a las ecuaciones. Esta adición no se deriva naturalmente de la teoría misma, que durante mucho tiempo ha sido una solución insatisfactoria.
Un nuevo método que utiliza la gravedad extendida
Debido a esta limitación, el equipo de ZARM y sus colaboradores rumanos exploraron una idea alternativa. Sus resultados se publican Revista de cosmología y física de astropartículasFinsler se basa en una extensión de la relatividad general (GR) llamada gravedad. Este método se ha desarrollado en los últimos años y utiliza una descripción amplia de la geometría del espacio-tiempo.
A diferencia de la formulación estándar de GRT, la gravedad de Finsler describe el comportamiento gravitacional de los gases con mayor precisión. Esta distinción es crucial a la hora de modelar el comportamiento a gran escala del universo.
Expansión acelerada sin energía oscura
Cuando los investigadores aplicaron la gravedad de Finsler a las ecuaciones de Friedman, descubrieron un resultado notable. Las ecuaciones transformadas, conocidas como ecuaciones de Finsler-Friedman, predicen naturalmente un universo en aceleración incluso en el espacio vacío. No se necesitan suposiciones adicionales y no es necesario agregar manualmente ningún término adicional de «energía oscura».
«Esta es una indicación interesante de que podemos explicar la expansión acelerada del universo, al menos en parte, sin energía oscura, basándonos en una geometría general del espacio-tiempo», afirma Christian Pfeiffer, físico de ZARM y miembro del equipo de investigación. «Esta nueva perspectiva geométrica sobre el problema de la energía oscura abre nuevas posibilidades para comprender mejor las leyes de la naturaleza en el universo».
