La energía oscura y los universos paralelos
Por Verenise Sánchez
Ciudad de México. 22 de junio de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Un grupo multidisciplinario integrado por científicos provenientes de varias instituciones —como la Universidad de Durham del Reino Unido y la Universidad de Western Sydney en Australia— obtuvo, por medio de simulaciones computacionales, datos que abonan a la teoría de universos paralelos.
Las simulaciones computacionales forman parte del proyecto Evolución y Ensamblaje de Galaxias y sus Entornos (EAGLE, por sus siglas en inglés), que realiza una de las simulaciones más realistas del universo.
En este proyecto de talla mundial participa el científico mexicano Jaime Salcido Negrete, quien actualmente, con una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), cursa estudios de doctorado en cosmología computacional en la Universidad de Durham, Reino Unido.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el estudiante mexicano detalló que las simulaciones que realizaron siguen la expansión del universo, las fuerzas gravitacionales de la materia, la dinámica del gas en el cosmos y la formación de estrellas y agujeros negros.
“Modelamos todos estos ‘ingredientes’ y las condiciones iniciales simples que se generaron después del Big Bang, de esta manera obtenemos simulaciones de los 13.7 mil millones de años que tiene el universo y así podemos observar su evolución”.
Recrear la evolución del universo en una computadora representa un gran desafío, principalmente por la enorme diferencia en la escala de tamaños que son relevantes. Ya que se necesita simular una “muestra representativa” del universo lo suficientemente grande como para contener todos los elementos sobresalientes para la investigación.
“Nuestra simulación más grande tiene aproximadamente 300 millones de años luz de diámetro. Además, usamos miles de millones de partículas para simular la evolución del gas y las estrellas (los elementos más pequeños de la estructura cósmica) que ocurren en escalas de solo tres años luz de diferencia. Obtener todos estos detalles es casi como crear una simulación de la vida de un ser humano, tomando en cuenta la acción de cada proteína dentro de su cuerpo”.
Jaime Salcido.Los resultados de este trabajo ya fueron publicados en la prestigiada revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bajo el título Galaxy formation efficiency and the multiverse explanation of the cosmological constant with EAGLE simulations.
¿Qué es la energía oscura?
En palabras de Jaime Salcido Negrete, aún se desconoce qué es la energía oscura. “De hecho, el nombre en sí mismo, ‘energía oscura’, refleja nuestra ignorancia acerca de su naturaleza”.
Lo que sí saben de la energía oscura es su efecto sobre la expansión del universo. Es importante recordar que a finales de los años 20, el famoso astrónomo Edwin Hubble descubrió —mientras estudiaba la luz proveniente de galaxias lejanas— que nuestro universo se está expandiendo.
Varias décadas después, en 1998, dos grupos de científicos confirmaron por separado que el universo no solo se está expandiendo, sino que se expande cada vez más rápido.
“Este gran descubrimiento resulta muy extraño debido a que, de acuerdo con la mejor teoría de gravedad que tenemos hasta ahora, es decir, la teoría de relatividad general, propuesta por el científico alemán Albert Einstein en 1915, toda la materia y energía que conocemos en el universo debería de causar que el universo se expandiera cada vez más lento, porque la gravedad es siempre una fuerza de atracción”.
No obstante lo anterior, nuestro universo pareciera albergar una forma diferente de energía, algo completamente diferente a todo lo demás que conocemos, una energía que funciona como antigravedad.
¿Cómo estudian la energía oscura?
Para estudiar la energía oscura, los científicos realizan simulaciones en supercomputadoras, las cuales toman las leyes de la física y siguen la formación de estrellas, agujeros negros y galaxias, a medida que el universo se expande después del Big Bang.
“Nuestras recientes simulaciones conocidas como proyecto EAGLE, han tenido un gran éxito al explicar las propiedades de las galaxias que observamos en nuestro universo”.
Esto les ha permitido investigar de una mejor manera cómo sería la formación de las estrellas y de las galaxias si las propiedades de nuestro universo fueran diferentes.
“En particular, para esta investigación creamos una serie de ‘universos virtuales’ que son idénticos al nuestro, excepto por tener diferentes cantidades de energía oscura”.
El frágil equilibrio del universo
En palabras de Jaime Salcido Negrete, la existencia de galaxias, estrellas, planetas y, en última instancia, de vida, pareciera depender de un pequeño número de constantes físicas finamente ajustadas.
“Un pequeño cambio en alguna de estas constantes y el universo sería completamente inerte. En particular, la formación de estrellas y galaxias es el resultado de una constante guerra entre dos valores: la fuerza de gravedad y la energía oscura. La primera hace que la materia colapse, en tanto que la segunda hace que el universo se expanda”.
La mejor teoría actual de la energía oscura sugiere que se debería observar un valor mucho mayor de esta extraña forma de energía de la que se observa. Por lo menos varios trillones de veces más que el valor de nuestro universo.
“No obstante, agregar cantidades mayores de energía oscura provocaría una expansión tan rápida que diluiría toda la materia antes de que se formaran estrellas, planetas o vida”.
Existe una teoría denominada del multiverso, la cual fue introducida alrededor de 1980, que pretende explicar cómo la pequeña cantidad de energía oscura permite la existencia de vida en nuestro universo, comparándola con “otros universos” que se especula existen pero en los cuales no hay vida debido a la gran cantidad de energía oscura que hay ahí.
Una mirada a la teoría del multiverso
En resumen, esta teoría sugiere que nuestro universo es solo una parte de un conjunto de universos, denominado multiverso, explicó Salcido Negrete.
Estos universos nacen con una amplia gama de leyes físicas y constantes fundamentales y solo una pequeña fracción de los “universos bebés” nace de tal manera que permiten la existencia de vida.
“La teoría sugiere que no deberíamos sorprendernos por el valor insignificante de energía oscura en nuestro universo, debido a que en la mayoría de los universos es imposible formar vida. Si observamos cualquier cosa, debemos esperar observar las condiciones que permiten nuestra existencia. En otros universos, la energía oscura hace que la vida sea tan improbable, que nadie existe para medir su valor”.
Entonces, la teoría del multiverso explica el valor observado de la energía oscura como una lotería, en la que somos afortunados de tener el boleto ganador, es decir, vivimos en el universo que forma galaxias y permite la vida tal como la conocemos.
“Para que esta teoría funcione, el valor de la energía oscura en nuestro universo debería acercarse al máximo permitido para que exista vida. Y eso es precisamente lo que probamos usando nuestras simulaciones”.
Para sorpresa de los investigadores, descubrieron que según sus simulaciones, otros universos, con diez o incluso cien veces más energía oscura (en comparación con la de nuestro universo), producen casi tantas estrellas y planetas como el nuestro.
“Los efectos de la gravedad son mucho más robustos de lo que se pensaba anteriormente. Pareciera que la vida sería bastante común en todo el multiverso, si es que este existe”.
Dicho hallazgo pone en duda la idea de que el multiverso puede explicar la baja abundancia de energía oscura que se observa en nuestro universo, enfatizó Salcido Negrete.
“El valor que medimos es demasiado improbable para que esta explicación se mantenga. Nos vemos obligados a una conclusión bastante incómoda. Parece que se necesita una nueva teoría o ley física para entender la naturaleza de la energía oscura, es necesario un enfoque diferente para poder explicar esta propiedad profundamente desconcertante de nuestro universo”.
Imagen obtenida de las simulaciones que hicieron sobre la energía oscura y los multiversos.
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