¿Está devorando la energía oscura a la materia oscura?

Astronomía para terrícolas
Concepto artístico visualizando materia oscura y energía oscura

Piensa por un momento que estás sentado en una cama en el interior de una habitación completamente a oscuras y que, después de un rato, alguien entra y se sienta a tu lado. No ves nada pero sabes que algo está allí porque notas sus efectos en el colchón.

De una manera similar es como los astrofísicos han descubierto que en el Universo hay grandes cantidades de materia oscura, un tipo de materia desconocida que, aunque no podemos ver, sí que podemos medir según su influencia gravitatoria en las galaxias.

Por otro lado, en esa habitación existe otro tipo de extraña energía, que tampoco conocemos bien pero que empuja hacia arriba el colchón. Es la energía oscura, una fuerza antigravitatoria que hace que el vacío se expanda y de la que por el momento tampoco sabemos mucho.

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Así pues los cosmólogos que estudian el Universo a grandes escalas tienen un problema. Un gran problema. De todo lo que existe en el Cosmos, el 95% está compuesto por estos dos extraños elementos: materia oscura y energía oscura.

Por otro lado tenemos el fondo cósmico de microondas, una imagen de cómo era el Universo cuando solo tenía 380.000 años. Un retrato de cuando el Universo era muy joven y que es una gran fuente de información para saber cómo ha evolucionado desde aquel incipiente momento hasta nuestros momentos.

 

Materia oscura, energía oscura y materia normal

Para complicar la cuestión un poco más, WMAP y la colaboración Planck, los dos estudios más importantes realizados sobre el fondo cósmico de microondas no concuerdan y eso tiene grandes implicaciones en todo lo que sabemos sobre el Cosmos. Tampoco coinciden con los estudios realizados en los últimos años sobre estructuras de gran escala (LSS y RSD)

Comparados con Planck, los datos de WMAP tenían más materia oscura y menos energía oscura, un poquito nada más, un 2.5% solamente, pero muy significante a gran escala.

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Esta semana un equipo de investigadores del Departamento de Física de la Universidad italiana de la Universidad de Roma liderados por Valentina Salvatelli en colaboración con David Wands y Marco Bruni del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad británica de Portsmouth han publicado un artículo en Physical Letters Review en el que lanzan su intento para reconciliar esta discordancia.

Su hipótesis es llamativa: La materia oscura está acoplada a la energía oscura y en los últimos miles de millones de años se está produciendo un proceso que ha disminuido la materia oscura y ha aumentado la energía oscura.

 

Acople de la materia oscura en energía oscura a lo largo del tiempo

Esta desintegración de la materia oscura y su conversión en energía oscura se descubre por un acoplo q, que han estudiado en cuatro intervalos de tiempo (valores q1, q2, q3 y q4 de la tabla). En un principio su valor era muy pequeño (q1), pero ha ido creciendo con el paso del tiempo (hasta alcanzar el valor q4). Estos valores son compatibles con los estudios galácticos de LSS y RSD. Además, en los últimos años Valentina Salvatelli y sus colegas han desarrollado modelos teóricos que dan cuenta de este aumento.

Las implicaciones de esta idea a largo plazo nos ofrecen un panorama desolador como fin del Universo. Si la materia oscura, el principal actor gravitatorio que mantiene unidas las galaxias y grandes estructuras del Cosmos, está desapareciendo a favor de la energía oscura, el resultado final será un lugar vacío, oscuro y frio, dentro de 100.000 millones de años, bastante antes de lo que habíamos pensado.

Y es que tan interesante es estudiar el Big Bang y el origen del Universo como su evolución, crecimiento y final. Francis R. Villatoro, físico y divulgador, considera que es una hipótesis elegante que intenta resolver la discrepancia entre los datos obtenidos por los dos instrumentos pero que no pasa de ser eso: un intento de reconciliar los resultados de WMAP y Planck.

Los investigadores saben que las diferencias entre cantidad de materia oscura y su acople con energía oscura son recientes y lo que hacen en su artículo es una propuesta para explicar esa diferencia. La solución que exponen implica la desaparición de materia oscura y un aumento de la energía oscura en un porcentaje que va en aumento con el tiempo.

No obstante, dentro de algunos meses la colaboración Planck hará públicos nuevos datos y los rumores apuntan a que han resuelto las diferencias con los estudios anteriores por lo que esta nueva hipótesis podría quedar obsoleta rápidamente.

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Referencias científicas y más información:

Valentina Salvatelli, Najla Said, Marco Bruni, Alessandro Melchiorri, David Wands. Indications of a Late-Time Interaction in the Dark Sector. Physical Review Letters (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.181301. [En ArXiv podéis encontrar el paper completo en abierto]