Después de casi 13.800 millones de años de expansión ininterrumpida, el Universo pronto podría detenerse y luego comenzar a contraerse lentamente, según una nueva investigación publicada en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias sugiere.
En el nuevo artículo, tres científicos intentan modelar la naturaleza de energía oscura – una fuerza misteriosa que parece estar causando que el Universo se expanda cada vez más rápido – basado en observaciones pasadas de expansión cósmica.
En el modelo del equipo, la energía oscura no es una fuerza constante de la naturaleza, sino una entidad llamada quintaesencia, que puede decaer con el tiempo.
Los investigadores descubrieron que, a pesar de que la expansión del Universo se ha estado acelerando durante miles de millones de años, la fuerza repelente de la energía oscura puede estar debilitándose.
Según su modelo, la aceleración del Universo podría terminar rápidamente dentro de los próximos 65 millones de años; luego, dentro de 100 millones de años, el Universo podría dejar de expandirse por completo y, en cambio, podría entrar en una era de contracción lenta que termina miles de millones de años después. ahora con la muerte -o quizás el renacimiento- del tiempo y el espacio.
Y todo esto podría suceder “notablemente” rápido, dijo el coautor del estudio Paul Steinhardt, director del Centro de Ciencias Teóricas de Princeton en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.
“Retrocediendo en el tiempo 65 millones de años, fue entonces cuando el Asteroide Chicxulub
nada de esto teoría es controvertido o inverosímil, dijo a WordsSideKick.com Gary Hinshaw, profesor de física y astronomía en la Universidad de Columbia Británica que no participó en el estudio.
Sin embargo, debido a que el modelo depende solo de observaciones pasadas de expansión, y debido a que la naturaleza actual de la energía oscura en el Universo es un misterio, las predicciones en este documento son actualmente imposibles de probar. Por ahora, solo pueden quedar en teorías.
Energía del vacío
Desde la década de 1990, los científicos han comprendido que la expansión del Universo se está acelerando; el espacio entre las galaxias se está ampliando más rápido ahora que hace miles de millones de años.
Los científicos nombraron la fuente misteriosa de esta energía oscura de aceleración: una entidad invisible que parece funcionar de manera contraria a gravedadempujando los objetos más masivos del Universo más lejos en lugar de unirlos.
Aunque la energía oscura constituye aproximadamente el 70 por ciento de la masa-energía total del Universo, sus propiedades siguen siendo un misterio total.
Una teoría popular, introducida por Albert Einsteines que la energía oscura es un constante cosmológica – una forma inmutable de energía que está entretejida en el tejido de tiempo espacial
Sin embargo, una teoría en competencia sugiere que la energía oscura no necesita ser constante para encajar con las observaciones de la expansión cósmica pasada.
Más bien, la energía oscura puede ser algo llamado quintaesencia, un campo dinámico que cambia con el tiempo. (Steinhardt fue uno de los tres científicos que introdujeron la idea en un artículo de 1998 en la revista Cartas de revisión física.)
A diferencia de la constante cosmológica, la quintaesencia puede ser repulsiva o atractiva, dependiendo de la proporción de su energía cinética y potencial en un momento dado. Durante los últimos 14 mil millones de años, la quintaesencia fue repulsiva.
Sin embargo, durante la mayor parte de ese período, contribuyó de manera insignificante en comparación con la radiación y la materia a la expansión del Universo. Eso cambió hace unos cinco mil millones de años, cuando la quintaesencia se convirtió en el componente dominante y su efecto de repulsión gravitacional hizo que la expansión del universo se acelerara.
“La pregunta que planteamos en este documento es: ‘¿Esta aceleración tiene que durar para siempre?'”, dijo Steinhardt. “Y si no, ¿cuáles son las alternativas y qué tan pronto podrían cambiar las cosas?”
La muerte de la energía oscura.
En su estudio, Steinhardt y sus colegas, Anna Ijjas de la Universidad de Nueva York y Cosmin Andrei de Princeton, predijeron cómo podrían cambiar las propiedades de la quintaesencia en los próximos miles de millones de años.
Para ello, el equipo creó un modelo físico de la quintaesencia, mostrando su poder repelente y atractivo a lo largo del tiempo, para encajar con las observaciones anteriores de la expansión del Universo. Una vez que el modelo del equipo pudo reproducir de manera confiable la historia de expansión del Universo, extendieron sus predicciones hacia el futuro.
“Para su sorpresa, la energía oscura en su modelo puede decaer con el tiempo”, dijo Hinshaw. “Su fuerza puede debilitarse. Y si lo hace de cierta manera, eventualmente la propiedad antigravitacional de la energía oscura desaparece y vuelve a convertirse en algo que se parece más a la materia ordinaria”.
Según el modelo del equipo, la fuerza repelente de la energía oscura podría estar en medio de un rápido declive que potencialmente comenzó hace miles de millones de años.
En este escenario, la expansión acelerada del Universo ya se está desacelerando hoy. Pronto, tal vez dentro de unos 65 millones de años, esa aceleración podría detenerse por completo; luego, dentro de tan solo 100 millones de años a partir de ahora, la energía oscura podría volverse atractiva, causando que todo el universo comience a contraerse.
En otras palabras, después de casi 14 000 millones de años de crecimiento, el espacio podría comenzar a reducirse.
“Este sería un tipo muy especial de contracción que llamamos contracción lenta”, dijo Steinhardt. “En lugar de expandirse, el espacio se contrae muy, muy lentamente”.
Inicialmente, la contracción del Universo sería tan lenta que cualquier humano hipotético que todavía estuviera vivo en Tierra ni siquiera notaría un cambio, dijo Steinhardt. Según el modelo del equipo, se necesitarían unos miles de millones de años de contracción lenta para que el Universo alcanzara aproximadamente la mitad del tamaño que tiene hoy.
¿El fin del Universo?
A partir de ahí, podría suceder una de dos cosas, dijo Steinhardt. O bien el Universo se contrae hasta colapsar sobre sí mismo en un gran “crujido”, poniendo fin al espacio-tiempo tal como lo conocemos, o bien, el Universo se contrae lo suficiente para volver a un estado similar a sus condiciones originales, y otro Big Bang – o un gran “rebote” – se produce, creando un nuevo Universo a partir de las cenizas del anterior.
En ese segundo escenario (que Steinhardt y otro colega describieron en un artículo de 2019 en la revista Letras de física B), el Universo sigue un patrón cíclico de expansión y contracción, crujidos y rebotes, que lo colapsan y rehacen constantemente.
Si eso es cierto, entonces nuestro Universo actual puede no ser el primero o el único Universo, sino solo el último de una serie infinita de Universos que se han expandido y contraído antes que el nuestro, dijo Steinhardt. Y todo depende de la naturaleza cambiante de la energía oscura.
¿Qué tan plausible es todo esto? Hinshaw dijo que la interpretación de la quintaesencia del nuevo artículo es una “suposición perfectamente razonable de lo que es la energía oscura”.
Debido a que todas nuestras observaciones de la expansión cósmica provienen de objetos que están a millones o miles de millones de años luz de distancia de la Tierra, los datos actuales solo pueden informar a los científicos sobre el pasado del Universo, no sobre su presente o futuro, agregó.
Entonces, el Universo podría muy bien estar precipitándose hacia un crujido, y no tendríamos forma de saberlo hasta mucho después de que comenzara la fase de contracción.
“Creo que realmente se reduce a cuán convincente crees que es esta teoría y, lo que es más importante, cuán comprobable crees que es”. añadió Hinshaw.
Desafortunadamente, no hay una buena manera de probar si la quintaesencia es real o si la expansión cósmica ha comenzado a disminuir, admitió Steinhardt. Por ahora, es solo una cuestión de ajustar la teoría a las observaciones anteriores, y los autores lo hacen hábilmente en su nuevo artículo.
Ya sea que le aguarde a nuestro Universo un futuro de crecimiento sin fin o una rápida decadencia, sólo tiempo dirá
Este artículo fue publicado originalmente por Ciencia viva. Leer el articulo original aqui.