Me preguntaba cómo afecta la energía oscura al ritmo de expansión del universo.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
JRT
Puntos
97
Sospecho que esto puede no tener mucho sentido para los que no son cabeza de GR, pero la ecuación de Einstein relaciona la curvatura del espaciotiempo con un objeto llamado el tensor tensión-energía .
El tensor de tensión-energía describe las propiedades de la materia/energía que está causando la curvatura. En la mayoría de los casos sólo nos interesa la cantidad de materia/energía presente, es decir, su densidad, pero la presión de la materia/energía también contribuye a la curvatura. En otras palabras, una materia sometida a una gran presión produce una fuerza gravitatoria mayor que una materia de la misma densidad que no está sometida a ninguna presión. La presión produce una fuerza gravitatoria de atracción.
Lo curioso de la energía oscura es que se comporta como si tuviera una presión negativa. Antes he mencionado que la presión normal (positiva) provoca una fuerza gravitatoria atractiva, y el corolario es que la presión negativa provoca una fuerza gravitatoria repulsiva.
Por eso la energía oscura acelera la expansión del universo. Es porque tiene una presión negativa y la presión negativa produce una repulsión gravitacional.
¿Cómo permite la energía oscura acelerar la expansión del universo?
Espero que quede claro para el autor de la pregunta y para los lectores que el caballo que tira de la energía oscura es la observación experimental de que la expansión del universo se está acelerando. La energía oscura se propone como la razón por la que la expansión se está acelerando. Se llama "oscura" porque no interactúa con la materia normal, sino sólo con la estructura del espacio-tiempo.
Tomemos una explosión tridimensional en el espacio. Los fragmentos saldrán volando y se expandirán constantemente unos de otros. Si se observara que su expansión se acelera, significaría que está apareciendo energía extra en el sistema (¿explosivos en los fragmentos?). Se aplica el mismo razonamiento. Se supone que las geodésicas en el espacio siguen al Big Bang (tras el periodo inflacionario) expandiéndose a un ritmo constante impuesto por el ímpetu inicial, pero en un modelo preciso desacelerándose lentamente debido al débil efecto de la gravedad que es atractiva. El sitio observación que la expansión se está acelerando introdujo el simple concepto de energía extra que entra en el espacio cuatridimensional local , y que se denomina "energía oscura". Sigue siendo una cuestión para la investigación .
John Duffield
Puntos
4475
Nadie tiene respuestas seguras a esto, pero IMHO hay un problema obvio con la constante cosmológica que es "el valor de la densidad de energía del vacío del espacio" . Si es realmente constante, tenemos energía que se crea continuamente a medida que el universo se expande. Eso va en contra de la conservación de la energía. No estoy contento con eso porque no conozco ninguna situación en la que la energía no se conserve. Pero sé que el universo en expansión se asemeja a veces a un globo que se infla:
Imagen por cortesía de el astrónomo de un minuto .
En mi opinión, merece la pena investigarlo. Si tienes un globo en el vacío, la presión del aire del interior se equilibra con la tensión de la piel. Puedes hacer que el globo se expanda soplando más aire. Pero como la energía es presión x volumen, volvemos a la brecha de la conservación de la energía, con la que no estoy de acuerdo. Sin embargo, hay otra forma de agrandar el globo. No aumentando la presión, sino reduciendo la tensión. Esto suena imposible hasta que piensas chicle . A medida que el globo se expande, la piel se vuelve más fina y débil, y menos capaz de resistir la expansión. Así que se expande más, la piel se debilita, y así sucesivamente. La presión disminuye, el volumen aumenta, pero la energía se conserva. Esto encaja con lo que se lee sobre presión negativa . La tensión es presión negativa. Curiosamente se pueden encontrar referencias aquí y allá a la fuerza del espacio que sugieren que esta idea general podría tener algún mérito. Milgrom lo menciona en la página cinco de http://arxiv.org/abs/0912.2678 :
"Vemos que la modificación de la RG que conlleva MOND no entra aquí modificando la "elasticidad" del espaciotiempo (salvo quizás su fuerza), como se hace en las teorías f(R) y similares" .
Me atrevería a aventurar que la energía oscura resultará estar relacionada con lo anterior de algún modo. No es algo que aumenta misteriosamente y empuja al espacio a expandirse cada vez más rápido. Más bien es algo que cada vez es menos eficaz para frenar la expansión del espacio.
