En este extracto de «Materia: La Magnífica Ilusión» (Polity, 2025, traducido por Edward Williams), el autor y físico Guido Tonelli profundiza en el descubrimiento de la energía oscura y en los múltiples intentos de explicar este extraño fenómeno que parece estar impulsando la expansión cada vez mayor del universo.
El descubrimiento de energía oscura Fue una verdadera sorpresa para todos, incluidos los que trabajan en él. Cuando sucedió, en 1998, los astrónomos que fueron los primeros en encontrarse en presencia de datos tan sorprendentes, no podían creer lo que veían. Y, sin embargo, los resultados no dejaron lugar a dudas.
La velocidad a la que se había expandido el universo no era constante; por el contrario, desde hace bastante tiempo viene aumentando significativamente. Todo se alejaba de todo a un ritmo cada vez más frenético.
Lo que veían los científicos contradecía lo que esperaban; la idea de la expansión acelerada del universo era contraintuitiva. Todo el mundo esperaba que la atracción ejercida por la gravedad redujera lentamente la velocidad de expansión del espacio-tiempo, mientras que estaba sucediendo exactamente lo contrario.
Durante muchos años, diferentes equipos de científicos intentaron comprender si lo que apuntaban los datos era real o si, por el contrario, se habían cometido errores en las mediciones. Al final, cedieron ante la evidencia. No había duda de que se estaba observando un nuevo fenómeno natural, por muy inesperado que fuera. Al final, incluso la Real Academia Sueca de Ciencias de Estocolmo reconoció la importancia del trabajo de Saúl Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riesslos tres astrónomos que habían llevado a cabo las primeras investigaciones, recompensando su descubrimiento con el 2011 Premio Nobel.
Desde los primeros momentos, en un intento de explicar este extraño fenómeno, se acuñó la expresión energía oscura, indicando el completo desconocimiento del mecanismo que la producía: una forma de energía absolutamente desconocida que parecía alejar todo de todo y crecer como el Las dimensiones del universo crecen.
Algunos imaginaron una especie de antigravedad, un comportamiento extremadamente extraño de la gravedad que, de atractiva, tal como la conocemos, se vuelve repulsiva a grandes distancias. Otros imaginaron una especie de energía de vacío, una energía positiva, que crea una especie de presión negativa, empujando así todo hacia la dilatación.
La idea de que el vacío contiene energía positiva que lo hace expandirse se remonta a muchos años atrás. Y Albert Einstein fue el primero en proponerlo. Para hacer que el universo sea estático, es decir, para contrarrestar el efecto de la gravedad, que, actuando sola, tarde o temprano haría que todo colapsara en un solo punto, Einstein añadió una constante positiva, llamada «constante cosmológica» en sus ecuaciones a mano, es decir arbitrariamente. Esta clasificación sirvió para construir un equilibrio; hacer que el universo se expandiera contrarrestaba los efectos de la gravedad y lo establecía.
Más tarde, cuando se descubrió que todo había tenido un comienzo turbulento y que las galaxias aún se separaban unas de otras, Einstein lamentó esta elección, hasta el punto de referirse a ella como uno de los peores errores de su vida. De hecho, con un universo surgido de una singularidad ultradensa y superincandescente, no había necesidad de este nuevo impulso a la expansión para producir una condición de equilibrio. Lo curioso es que nadie, y mucho menos Einstein, podía predecir que a finales del siglo XX, los descubrimientos de Perlmutter, Schmidt y Riess volverían a poner de moda su constante cosmológica. Y así, parece como si la naturaleza siempre terminara dándole la razón a Einstein, incluso cuando el gran científico esté convencido de que está claramente equivocado.
También en este caso se puede extraer información valiosa sobre la presencia y distribución de la energía oscura analizando la más mínima falta de homogeneidad en la radiación cósmica de fondo y los efectos de lentes gravitacionales producidos por galaxias y cúmulos. Es curioso descubrir que todavía es luz la que nos permite echar un vistazo a este lado sombrío del cosmos.
La distribución de la energía oscura en el cosmos es muy homogénea. Se comporta de manera muy diferente a la materia, ya sea materia ordinaria o materia oscura. Estas últimas sustancias materiales tienen distribuciones reticulares con nodos y filamentos de alta densidad que se alternan con amplios espacios vacíos. Por el contrario, la energía oscura se distribuye uniformemente por todo el espacio y parece ocupar bastante felizmente todo el volumen del universo, ejerciendo una fuerza repulsiva sobre todo.
En un intento por comprender el origen de esta misteriosa forma de energía, los científicos han comprobado si la velocidad de expansión es la misma, durante un período determinado, para todas las diferentes regiones del universo. También se dieron cuenta de que este fenómeno sólo se ha vuelto dominante en los últimos miles de millones de años. Durante un largo período, el universo se expandió siguiendo un ritmo muy diferente al actual.
Se han puesto a prueba varias hipótesis, incluida la idea de que estamos ante una nueva fuerza fundamental o un comportamiento anómalo de la gravedad o incluso la presencia en el tejido del espacio-tiempo de estructuras muy particulares, similares a defectos en su patrón regular. Pero hasta el momento nadie ha logrado comprender qué da origen a este extraño fenómeno, y explicar la energía oscura sigue siendo uno de los desafíos más formidables de la ciencia moderna.
Si bien persiste el misterio que rodea su origen, las mediciones precisas de los efectos de la energía oscura en la geometría del universo y en las fluctuaciones espaciales de la densidad de la materia han permitido cuantificar el peso de este componente en la composición material del universo. el universo.
El resultado es sensacional; La energía oscura contribuye alrededor del 68% de la masa total. Alrededor de dos tercios del universo están formados por este componente tan misterioso. Si sumamos el aporte de la energía oscura, obtenemos un resultado francamente embarazoso. A pesar de los grandes avances de la ciencia contemporánea, nos vemos obligados a admitir que no sabemos nada sobre el 95% de todo lo que nos rodea.
