La energía oscura está en el corazón de la cosmología moderna.Sabemos que el universo se está expandiendo a un ritmo cada vez mayor, y la explicación más clara es¿Qué tipo de energía lo está impulsando?.Debido a que esta energía no emite luz, la llamamos energía oscura.Sin embargo, simplemente darle un nombre a la energía oscura no significa que la entendamos completamente.Podemos ver lo que hace la energía oscura, pero su naturaleza subyacente es quizás el mayor misterio científico que tenemos.
La idea más popular de la energía oscura es que es un aspecto del propio espacio-tiempo.Dentro de la teoría general de la relatividad de Einstein, es posible incluir el término conocido como constante cósmica.El universo puede expandirse sin una constante cósmica, pero como observamos, se necesita una constante para que esa expansión se acelere.Es decir, en el marco de la relatividad general.
Pero mientras que la constante cósmica concuerda muy bien con las observaciones, la idea no está exenta de problemas.Un problema que sigue apareciendo con los datos es la incapacidad de precisar su valor.Cuando trato de medir una constante usando un método diferente, obtengo valores ligeramente diferentes.En el pasado, la incertidumbre de estos valores era tan grande que este problema podía pasarse por alto, pero nuestras observaciones son lo suficientemente precisas.deja claro que no cuentan.Hay errores sistemáticos en las observaciones que no conocemos con exactitud, o las constantes cósmicas no funcionan correctamente.Si eso es cierto, entonces la teoría general de la relatividad está equivocada.
Entonces cuales son las alternativas?
Una de las más populares se conoce como la teoría de Brans-Dicke, la teoría de Jordan-Brans-Dicke o la teoría de Fierz-Jordan-Brans-Dicke, dependiendo de cuántas personas quieran admitir una idea.Esta teoría es muy similar al modelo de Einstein. Ambos modelos son que el espacio-tiempo y la materia siguen una teoría especial de la relatividad, que el espacio-tiempo se describe mediante un campo tensorial conocido como métrica, y se cumple el principio de equivalencia.Básicamente, cualquier solución a la teoría general de la relatividad es también una solución a Brans-Dicke.
La teoría de Jordan-Brans-Dike se propuso en parte para hacer que la teoría general de la relatividad coincidiera mejor con el principio de Mach.Entonces, mientras que el modelo de Einstein explica completamente la gravedad a través de medidas espaciotemporales, Jordan-Brans-Dicke agrega un campo escalar a la mezcla.Debido a que el efecto de la gravedad es causado tanto por campos escalares como por métricas tensoriales, a veces se denominan modelos escalares-tensoriales.Dado que este modelo escalar-tensor es, de alguna manera, una generalización del modelo de Einstein, cualquier modelo puede usarse para describir correctamente el universo observado.Por supuesto, si no necesita un campo escalar adicional para tener en cuenta la gravedad, ¿por qué inventar un campo escalar?Es por eso que la teoría de Jordan-Brans-Dicke no es tan popular.
Eso es a menos que quieras una alternativa a la constante cósmica.El uso de un campo escalar adicional de repente le da la libertad de tener en cuenta la energía oscura.Al ajustar el campo escalar de la manera correcta, podemos igualar nuestras observaciones de energía oscura.Y como es un campo y no una constante, la energía oscura puede cambiar tanto en el espacio como en el tiempo, lo que explicaría por qué no podemos fijarla como una simple constante.
Es una idea interesante, pero solo será ampliamente aceptada si se puede encontrar un experimento que demuestre que Einstein estaba equivocado y que Jordan-Brans-Dicke tenía razón.Buena suerte dado lo similares que son los dos modelos.Pero ahora, investigaciones recientes muestran cómo se puede probar la teoría de Jordan-Brans-Dicke e involucra la colisión de estrellas de neutrones.
Modelar las colisiones de estrellas de neutrones es difícil.La relatividad general es una teoría matemática compleja, por lo que modelar colisiones requiere una enorme potencia informática.La teoría de Jordan-Brans-Dicke es mucho más compleja, lo que hace que la simulación de choques sea mucho más difícil.Sin embargo, el equipo pudo crear una simulación funcional.Al comparar las colisiones de estrellas de neutrones de la teoría de Jordan-Brans-Dicke y la teoría general de la relatividad, encontraron diferencias importantes en las señales de ondas gravitacionales.Estas diferencias son demasiado pequeñas para ser observadas con los telescopios de ondas gravitacionales actuales, pero los observatorios de la próxima generación deberían poder distinguir los modelos.
En su estado actual, tanto la teoría general de la relatividad como la teoría de Jordan-Brans-Dicke encajan igualmente bien con nuestras observaciones.La razón principal por la que la relatividad general es más popular es que es más simple y, en cierto modo, más elegante.Sin embargo, la sencillez y la elegancia no siempre hacen el modelo adecuado.
Al final, el tiempo y el espacio lo dirán.
referencia:Bézares, Miguel, et al.“No hay evidencia de detección de movimiento en simulaciones de fusión de estrellas de neutrones heterogéneas más allá de la relatividad general.”Carta de revisión física 128.9 (2022): 091103.