galaxia2

INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

VOLVER A PORTADA

HISTORIA DE LA ASTRONOMÍA

SISTEMA SOLAR INTERNO

SISTEMA SOLAR EXTERNO

EL SOL Y LAS ESTRELLAS

FIN DE LAS ESTRELLAS MASIVAS

LA VÍA LÁCTEA

LAS GALAXIAS

EL UNIVERSO

EL BIG BANG

LOS PLANETAS Y LA VIDA

IMÁGENES ASTRONOMÍA

 

El universo

La aceleración de la expansión y la energía oscura

 

La expansión y la edad del Universo
La expansión del Universo
El principio del Universo y la paradoja de Olbers
La edad del Universo por la constante de Hubble
La edad del Universo por sus constituyentes
La aceleración de la expansión y la energía oscura

La materia oscura
La materia oscura en las galaxias
La materia oscura intergaláctica
La naturaleza de la materia oscura bariónica
La observación de las enanas rojas y marrones
La microlente gravitacional
La naturaleza de la materia oscura exótica
Los detectores de materia oscura exótica

El futuro del Universo
El futuro de las estrellas, galaxias y cúmulos
La evaporación de los agujeros negros
La desaparición de la materia
La posibilidad de un Big Crunch

 

 

 

 

Hubble_ultra_deep_field

El campo ultra profundo de Hubble, una imagen de una pequeña porción del cielo en la constelación Fornax (el horno), tomada por el telescopio espacial Hubble del del 3 de septiembre de 2003 al 16 de julio de 2004. Se eligió la porción de cielo, ya que posee pocas estrellas brillantes cercanas. Crédito: NASA and the European Space Agency.

 

La aceleración de la expansión y la energía oscura

 

La extensión del Universo acelera

El año 1998 fue una de las fechas más importantes en la historia de la cosmología. Dos equipos anunciaron que la expansión del Universo no disminuía como se pensaba hasta entonces, sino estaba, de hecho, en plena aceleración. Ambos equipos habían llegado a esta conclusión de manera independiente, apoyándose en la observación de supernovas de tipo Ia.

Este tipo de supernova es utilizado desde hace tiempo para medir las distancias en el Universo. Los dos equipos observaron las más alejadas en la época, una cincuentena en total, principalmente gracias a telescopios terrestres. Estas supernovas se revelaron menos luminosas y más distantes que lo que se podía deducir de su desfase hacia el rojo, apoyándose en la hipótesis de una expansión en tren de disminuir. Un análisis más avanzado de los resultados mostró que la única explicación posible era una aceleración de la expansión.

Los resultados de 1998 fueron confirmados algunos años más tarde por varias observaciones del telescopio espacial. En 2001, éste observó, por ejemplo, la supernova más lejana conocida en la época. Allí aún, la supernova se reveló ligeramente menos brillante que lo previsto, lo que solo podía explicarse por una expansión acelerada. El análisis de este resultado mostró que la expansión del Universo estaba frenada por la gravedad durante los primeros miles de millones de años, pero comenzó a acelerar en una época situada entre 4 y 8 mil millones de años.

 

hs-2001-09-a-web_print

 

La supernova que confirmó en 2001 que la expansión del Universo acelera. La imagen de arriba muestra la región del cielo donde la supernova fue detectada (esta imagen es conocida bajo el nombre de Northern Hubble Deep Field). La imagen de abajo a la izquierda es una ampliación donde se percibe la galaxia elíptica que contiene la supernova. La imagen abajo a la derecha es el resultado de un tratamiento numérico. Se trata de la diferencia entre una imagen tomada después de la explosión y la imagen tomada antes de la explosión. Los elementos que no han cambiado entre las dos épocas desaparecen, y el aumento de luminosidad de la supernova es claramente visible. Crédito: A. Riess / STScI / Nasa

La energía oscura

La aceleración de la expansión ha sido interpretada como la presencia de una fuerza repulsiva a gran escala capaz de superar la fuerza gravitacional que une los diferentes constituyentes del Universo. La naturaleza de esta fuerza sigue siendo, por el momento, misteriosa y se le da el nombre de energía oscura.

En 2003, las observaciones de la radiación fósil por el satélite WMAP dieron una medida muy precisa de la composición del Universo: 4,6 por ciento de materia ordinaria, 23 por ciento de materia oscura exótica y 73 por ciento de energía oscura.

La constante cosmológica de Einstein

Una de las explicaciones posibles de la fuerza repulsiva que acelera la expansión, y que parece favorecida por las observaciones del satélite WMAP, recurre al concepto de constante cosmológica.

Al principio de este siglo, después de haber puesto a punto su teoría de la relatividad general, Albert Einstein la aplicó al estudio del Universo en su conjunto. Para su gran sorpresa, se dio cuenta que en su forma inicial las ecuaciones de la nueva teoría no permitían al Universo ser estático e invariable en el tiempo. Sólo podían acomodarse a un Universo en expansión o en contracción. Sin embargo, la visión de un universo estático era compartida por todos en esta época.

Einstein, mejor que aceptar el nuevo resultado, decidió modificar ligeramente las ecuaciones de la relatividad general introduciendo allí un término suplementario llamado la "constante cosmológica" (denotada usualmente Λ). Físicamente, este término se interpretaba como una nueva fuerza que tendía a hacer rechazarse los cuerpos unos a otros. Einstein ajustó la constante de modo que esta fuerza de repulsión equilibre exactamente la gravitación. Obtenía así un Universo estático e invariable en el tiempo. Por supuesto, una decena de años más tarde, las observaciones de Edwin Hubble mostraron que el Universo no era estático, sino en expansión, y la constante cosmológica perdió su razón de ser.

La constante cosmológica como energía oscura

La constante cosmológica dio una vuelta significativa con el descubrimiento de la aceleración de la expansión. En efecto, esta constante podría influir sobre la evolución del Universo y engendrar comportamientos muy diversos según su valor. Uno de los casos más interesantes es el de una constante cosmológica ligeramente superior al valor inicialmente utilizado por Einstein. En este caso, el Universo habría nacido en Big Bang y habría seguido una expansión ralentizada por la gravedad, pero el efecto de esta última finalmente habría sido superado por una fuerza de repulsión a gran escala, y el Universo habría entrado en una fase de expansión acelerada.

Este caso hipotético corresponde bien a las observaciones actuales, y el concepto de constante cosmológica volvió, pues, al primer plano, incluso si apenas aporta respuesta en cuanto a la naturaleza física de la energía oscura. Las observaciones de WMAP, en particular pusieron de manifiesto que la energía oscura se vinculaba más a un constante cosmológica que a algunas otras hipótesis avanzadas para explicar la energía oscura.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

Valid HTML 4.01 Transitional

© antonioheras.com 2013