Los indicios de aceleraci¨®n del universo abren un nuevo cap¨ªtulo en la cosmolog¨ªa

En cosmolog¨ªa, cada vez que los cient¨ªficos resuelven un problema, parece que la soluci¨®n del mismo crea otro nuevo. Por otro lado, un nuevo problema tambi¨¦n puede ser una soluci¨®n. Es el caso del descubrimiento de que el universo quiz¨¢ se est¨¦ expandiendo a un ritmo cada vez mayor. Esta aceleraci¨®n crea algunos rompecabezas profundos, pero tambi¨¦n ofrece una posible soluci¨®n a una de las cuestiones m¨¢s arduas de la cosmolog¨ªa: la materia oscura. Desde el punto de vista tradicional, el universo es un volumen cerrado de espacio salpicado de materia: estrellas agrupadas en galaxias. El volumen del universo aumenta, a medida que se expande desde el Big Bang inicial. Pero la atracci¨®n gravitatoria entre toda la materia se opone a la expansi¨®n. Los cosm¨®logos se preguntan desde hace tiempo si esta atracci¨®n es suficiente para frenar y detener la expansi¨®n en alg¨²n momento.

Si en el universo no hay materia suficiente para hacerlo, seguir¨¢ expandi¨¦ndose para siempre y ser¨¢ abierto. La expansi¨®n solamente se detendr¨¢ finalmente si la masa total excede un determinado valor cr¨ªtico. Entonces, el cosmos empezar¨¢ a encogerse y, alg¨²n d¨ªa, se producir¨¢ un Big Crunch (Gran Crujido) en el que todo desaparece. Ese universo es cerrado. Los cosm¨®logos han pensado que la cantidad de materia es exactamente igual a ese valor cr¨ªtico. Esto significa que la expansi¨®n es cada vez m¨¢s lenta, pero sin llegar nunca a detenerse del todo y s¨®lo acabar¨¢ paraliz¨¢ndose despu¨¦s de un tiempo infinito. Este tipo de universo es plano.

Inflaci¨®n c¨®smica

A primera vista, parece improbable que la cantidad de materia sea la justa para un universo plano. Pero la idea es interesante porque lo prev¨¦ la mejor teor¨ªa de que disponemos para explicar por qu¨¦ el comos tiene el aspecto que tiene hoy. Esta teor¨ªa, llamada inflacionaria, sugiere que el universo experiment¨® una repentina y r¨¢pida expansi¨®n muy poco despu¨¦s del Big Bang. El problema es que, al sumar toda la masa que podemos ver en estrellas y galaxias, y suponiendo que esta densidad local es la misma en todo el universo, la masa total se queda muy por debajo del valor cr¨ªtico del universo plano. Por esta raz¨®n, los cosm¨®logos han pensado que tiene que existir alguna materia oscura, invisible, para llevar la densidad media hasta el valor cr¨ªtico como exige la inflaci¨®n c¨®smica. Por mucho que han buscado, no han visto nada parecido a la cantidad de materia necesaria.

En realidad, al hablar de la densidad del universo, se trata de densidad de energ¨ªa, ya que la masa no es m¨¢s que energ¨ªa, como Einstein demostr¨® en su famosa ecuaci¨®n E=mc2. Y aqu¨ª encaja la idea del universo en aceleraci¨®n. Implica que el espacio aparentemente vac¨ªo debe de estar inundado de una especie de energ¨ªa de vac¨ªo con una fuerza de repulsi¨®n que contrarresta la atracci¨®n de la gravedad. Esa repulsi¨®n equivale a revivir la constante cosmol¨®gica de Einstein. Esta energ¨ªa de vac¨ªo podr¨ªa llevar la densidad del universo hasta el valor cr¨ªtico sin necesidad de materia oscura cosmol¨®gica.

Pero, ?de d¨®nde procede la energ¨ªa vac¨ªo? Desde los a?os sesenta se sabe que el espacio vac¨ªo en realidad no est¨¢ completamente vac¨ªo, sino poblado por unas part¨ªculas subat¨®micas que cobran existencia de la nada y, poco despu¨¦s, desaparecen. Estas ef¨ªmeras part¨ªculas virtuales son una de las consecuencias de la mec¨¢nica cu¨¢ntica. En 1967, el f¨ªsico Yakov B. Zel"dovich insinu¨® que la densidad de energ¨ªa de vac¨ªo debida a part¨ªculas virtuales pod¨ªa generar una constante cosmol¨®gica. El problema era que la constante cosmol¨®gica producida as¨ª ser¨ªa absurdamente elevada, y har¨ªa explotar el universo. Se corri¨® un tupido velo.

La nueva necesidad de una constante cosmol¨®gica demuestra que la idea no desaparecer¨¢ y ahora el problema es explicar por qu¨¦ si la aceleraci¨®n del universo es causada por esta energ¨ªa vac¨ªo, es mucho menor de lo previsto. Algunos f¨ªsicos creen que la constante cosmol¨®gica podr¨ªa no ser constante, sino cambiar con el tiempo. Puede que la constante cosmol¨®gica variable sea modesta ahora, pero que, en el pasado, fuese mucho mayor o mucho menor. La verdad es que todav¨ªa nadie se ha acercado siquiera a explicar los misterios del universo en aceleraci¨®n. No ha hecho m¨¢s que empezar un nuevo cap¨ªtulo de la cosmolog¨ªa.