Un Universo Obscuro...

Cuando la luz se extinguió en el Universo lnk http://www.space.com/35763-dark-energy-lights-out-on-the-universe.html Los astrónomos piensan que la expansión del Universo esta regulada tanto por la fuerza de la gravedad como por la misteriosa energía obscura. Esta es una concepción artística, de la energía obscura representada por la cuadricula purpura superior y la gravedad por la cuadricula verde debajo. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech Original por Paul Sutter, Astrophysicist | February 20, 2017 09:30am ET Paul Sutter es un astrofísico de la Universidad del Estado de Ohio y jefe científico de Centro COSI de Ciencia. Sutter también es un anfitrión de Preguntale a un hombre del espacio (Ask a Spaceman). Partner Series Hace cerca de 5 mil millones de años todo cambió. La expansión del Universo la cual había estado desacelerando gradualmente, durante miles de millones de años, reversó su curso y entró en un período de desenfrenada aceleración. (Esto fue como cuando un carro cambia de desaceleración a aceleración pero moviéndose aun hacía adelante todo el tiempo) El deliberado proceso de formación de las estructuras — La constitución gradual de incluso las más grandes asambleas de galaxias hasta agrupaciones de cúmulos — se congelaron y comenzaron a deshacerse ellos mismos. Hace 5 mil millones de años, una misteriosa fuerza dominó el Universo. Escondida entre las sombras, ella permanecía dormida, enterrada en medio de campos de materia y radiación. Pero una vez que ella misma se descubrió, empezó a trabajar rápidamente, subyugando todo el cosmos a su voluntad. La entrañas del Universo Para explicar como sucedió esto, de esta narración dramática de como surgió la energía obscura, necesitamos hablar de como esta constituido el Universo y de como afecta su expansión. Comencemos con el mantra de la relatividad general: la masa y la energía le dicen al espacio como curvarse, y la curvatura del espacio le dice al espacio-tiempo como moverse. Usualmente, pensamos que esto es una interacción local, usada para explicar las órbitas de planetas en particular o las propiedades inusitadas de un agujero negro. Pero esas mismas matemáticas de la relatividad — la cual proporciona la necesaria precisión para los Satélites de Posicionamiento Global GPS para decirla a usted cuan cerca está de su tasa de cafetería — también sirve como el fundamento para el entendimiento del crecimiento y evolución de todo el Universo. Quiero decir que es la relatividad general después de todo. El Universo está constituido de toda suerte de materia, y sus propiedades de esta materia influye en toda la curvatura del cosmos, lo cual impacta en su expansión. Es el mantra de la relatividad escrito en letra grande: la masa y al energía del Universo entero están curvando el espacio-tiempo del Universo entero, con lo cual le están diciendo a todo el Universo como debe moverse. Si la densidad total de toda la materiales mayor que un valor específico — llamada “la densidad critica” igual a 4 átomos de hidrógeno por metro cúbico — entonces la expansión del Universo desacelerará, se detendrá y reversará en un Gran Colapso (Big Crunch). Si la densidad del Universo es menor que el valor critico, el Universo se expandirá para siempre. Y así si esta es igual al valor critico, entonces el Universo se expandirá para siempre pero desacelerándose por siempre. Las mediciones sugieren que vivimos en un Universo contradictorio, en donde la densidad total es exactamente igual a la densidad critica — pero la expansión del Universo esta aún acelerándose y además su densidad de bastante baja. Que en el nombre del fantasma de Hubble, está pasando? [http://www.space.com/25787-new-simulation-re-spins-the-cosmic-web-more-accurately-video.html#ooid=VhbGR5cDo0X6ndLQUN-OgjY31lUird6_] Un argumento vacío Que esta pasando con la energía obscura. Totalizando un 69,2 por ciento de la densidad de enrgía total del Universo. Esta simplemente se comporta… extrañamente. La propiedad más importante de la energía obscura es que su densidad es constante. Su segunda propiedad más importante es que parece estar ligada al vacío del espacio sin materia. Tome una caja, y vacíela de toda cosa, remueva toda la materia (regular y obscura), neutrinos, radiación… todo. Si usted lo hace correctamente, usted tendrá una caja pura, un vacío inalterado — lo cual quiere decir que tendrá una caja de pura energía obscura. Doble el tamaño de la caja, y así usted tendrá el doble de la energía obscura. Este comportamiento es totalmente opuesto al comportamiento de la materia y de la radiación. Si usted tiene una caja (o digamos, un Universo) con una cantidad fija de materia y usted dobla el volumen contenido, la densidad de la materia se disminuye a la mitad. La energía de la radiación va disminuyendo incluso más rápido. La expansión del Universo no solo diluye la radiación si no que también alarga su longitud de onda. Pero como el Universo se expande, nosotros continuamente tenemos más espacio (vacío) en él, de modo que continuamente obtenemos más energía obscura. Si usted se preocupa por que esto viola algún tipo de principio de conservación de la energía, puede descansar tranquilo esta noche: El Universo es un sistema dinámico, y la forma en como se conservan las leyes de la energía nos enseña en la Física 101 solo aplica a un sistema estático. El Universo es un lugar dinámico, y el “concepto de conservación de la energía” aun se mantiene pero en formas más complejas, de maneras no intuitivas. Pero este es un artículo para otro día. Usted también podría estar preguntándose como puedo tan confiadamente hablar de la naturaleza de la energía obscura, cuando no parece que la entendamos completamente. Usted está en lo cierto: No entendemos la energía obscura. Del todo. Sabemos que existe, debido a que la observamos directamente observando la expansión acelerada del Universo, y media docena de otras linea de demostración que evidencian todos los puntos de su existencia. Y mientras n o sabemos que esta creando la expansión acelerada, sabemos que podemos modelarla como una propiedad del vacío del espacio que tiene una densidad constante, de modo que esto es lo suficientemente bueno para nosotros por ahora. Un vacío y un lugar sin materia El hecho de que la energía tenga densidad constante significa que en un distante pasado, esto simplemente no importaba — debido a la materia. Toda la masa del Universo estaba reunida en un pequeño volumen, lo cual quiere decir que la materia obscura y la materia regular tenía muy altas densidades. Esta alta densidad significa que por un largo tiempo, la expansión del Universo se estaba desacelerando. link: [video https://www.youtube.com/watch?v=1eJADWmpAAQ] Pero la expansión continuó, la materia y la radiación en el Universo llegó a estar más y más diluido, y este Universo llegó a estar más diluido, y así llego a estar cada vez menos denso. Eventualmente, hace cerca de 5 mil millones de años, la densidad llegó a estar tan disminuida en el medio, mientras que la energía obscura, había estado controlada como una constante hasta aquel momento. Y una vez que la energía tomo el dominio, el juego cambió completamente. Debido a la constancia de densidad comparada con la más baja densidad de la materia, la expansión no solo continuó si no que además aceleró. Y esta aceleración detuvo el proceso de la formación de estructuras: Las galaxias desearían continuar su agregación hacía estructuras más grandes como cúmulos y súper cúmulos, pero la intervención del espacio vacío es inexorable su estirón de todas ellas hacía todas partes. Algunas oportunidades de fusiones continuaron, a propósito, pero los días del Universo construyendo sus más grandes estructuras habían terminado entonces. Una coincidencia cósmica La emergencia de la energía obscura nos deja un poco confundidos. En el distante pasado, cuando las densidades de materia eran increíblemente grandes en un Universo compacto, la energía obscura no importaba para nada. En el distante futuro, la materia dispersa será tan delgada — como un poquito de mantequilla en un gran pedazo de pan — esta densidad será ridícula, risible, patéticamente pequeña comparada con la energía obscura. link: [video https://www.youtube.com/watch?v=cM22x1l0vEI] Ahora vivimos, en una época intermedia, en donde la energía obscura es groseramente las tres cuartas partes de la totalidad de la masa-energía en el Universo y la materia obscura es cerca de un cuarto (la materia regular es una cantidad insignificante). Esto parece un poquito… coincidente. Consideremos la larga historia del Universo, nosotros justo existimos en esta pequeña tajada del tiempo cuando la materia y la energía obscura están intercambiando lugares. No le parece que tenemos suerte que nos pase esto? Surgir a la conciencia y a la observación del Universo cuando tanto la materia obscura y la energía obscura son aproximadamente iguales en su fortaleza? O es que el Universo nos está diciendo algo más? Puede ser que no sea una coincidencia después de todo. Puede ser que la materia obscura y la energía obscura “dialoguen” la una con la otra y se mantengan balanceadas mediante otros fuerzas de la naturaleza; fuerzas que simplemente no se manifiestan en los laboratorios de la Tierra. O puede ser que ellas estén conectadas y relacionadas. O puede ser que no. Simplemente no sabemos. Esto esta demasiado obscuro, para poder decirlo.