+ 1998 La Energía oscura.: BIBLIATECA

En este año se descubrió mediante observaciones de supernovas de tipo 1a muy lejanas que la expansión del universo se estaba acelerando. Desde entonces, esta aceleración se ha confirmado mediante el estudio del fondo cósmico de microondas y la nucleosíntesis primigenia de elementos ligeros. Midiendo la velocidad de expansión del Universo para concluir si se trata de un proceso eterno o si la expansión podría llegar a frenarse en un lejano futuro, se observa que la expansión se está acelerando, hecho que no concuerda con la teoría de la Física convencional. Para producir esta aceleración se necesita una gran energía. Se postula la existencia de una energía oscura que se suma a la postulación de la materia oscura. Según el modelo estandar de Cosmología, el Universo está conformado por un 4% de materia convencional, los átomos que componen la matería visible, un 21% de materia oscura y un 75% de energía oscura. "Se postula que la energía oscura está formada por partículas desconocidas muy ligeras que se repelen entre sí por una interacción también desconocida, distribuida homogéneamente y muy poco densa, del orden de 100.000 billones de billones menos densa que el agua. Durante 8.000 millones de años la expansión se fue frenando como consecuencia de la atracción gravitatoria hasta que hace 6.000 millones de años la densidad de materia hizo que la energía oscura predominara y empezó a acelerarse la expansión" (El entrecomillado visto en el libro "Reinterpretando el Génesis" de David Jou)

Fuente: Cuaderno de bitácora estelar

ENERGÍA OSCURA

de Cuaderno de bitácora estelar de glosario

Cuando Albert Einstein elaboró su modelo de universo, en 1915, Edwin Hubble aún no había realizado las observaciones que demostraban que el cosmos estaba en expansión. Einstein creía que el universo era estático, de modo que introdujo en sus ecuaciones de la relatividad general un término de expansión, llamado constante cosmológica, cuyo efecto era compensar la acción de la gravitación causada por toda la masa del universo.
Años después, cuando Hubble probó que el universo estaba expandiéndose, Einstein consideró la constante cosmológica como una de sus mayores equivocaciones. En 1998, los cosmólogos, utilizando el brillo de supernovas que explotaron hace cientos de millones de años en galaxias muy distantes, pudieron demostrar que la expansión del universo se está acelerando: el cosmos parece estar dominado por un tipo de energía de origen desconocido, la llamada energía oscura, cuyo efecto es equivalente al de una antigravedad que existe a escalas mucho mayores, un tipo de efecto análogo al de la constante cosmológica introducida por Einstein.
Observaciones recientes sugieren que cerca del 95% de la energía del universo está en el sector «oscuro». Este sector está constituido por materia oscura (una forma de materia no luminosa) y energía oscura, cuyo origen y composición son desconocidos. La energía oscura constituye alrededor del 73% del universo y es responsable de una misteriosa fuerza repulsiva que parece estar acelerando la expansión del cosmos.

Fuente: WebIslam

La energía oscura es una forma hipotética de energía que permea todo el espacio y que produce una presión negativa

La energía oscura es una forma hipotética de energía que permea todo el espacio y que produce una presión negativa, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. La energía oscura puede dar cuenta del universo en expansión acelerada, así como de la mayor parte de su masa. Dos posibles formas de la energía oscura son la constante cosmológica y quintaesencia, la primera estática y la segunda dinámica. Para distinguir entre ambas se necesitan mediciones muy precisas de la expansión del universo, para ver si la velocidad de expansión cambia con el tiempo. Esas mediciones son un tema de investigación actual. No se debe confundir la energía oscura con la materia oscura, ya que aunque ambas forman la mayor parte de la masa del universo, la materia oscura es una forma de materia, mientras que la energía oscura es un campo que llena todo el espacio. El término energía oscura fue creado por el cosmólogo Michael Turner En 1998 se descubrió mediante observaciones de supernovas de tipo 1a muy lejanas que la expansión del universo se estaba acelerando. Desde entonces, esta aceleración se ha confirmado mediante el estudio del fondo cósmico de microondas y la nucleosíntesis primigenia de elementos ligeros. Las supernovas de tipo 1a proporcionan la evidencia directa principal de la existencia de la energía oscura. Debido a la expansión del universo, todas las galaxias lejanas se alejan aparentemente de nosotros, mostrando un desplazamiento al rojo en el espectro luminoso debido al efecto Doppler. Este desplazamiento nos indica la edad de un objeto lejano de forma proporcional, pero no absoluta. Por ejemplo, estudiando el espectro de un cuásar podemos saber si se formó cuando el universo tenía un 20% o un 30% de la edad actual, pero no podemos saber la edad absoluta del universo. Para ello es necesario medir con precisión la expansión cosmológica. El valor que representa esta expansión en la actualidad se denomina Constante de Hubble. Para calcular esta constante se utilizan en cosmología las candelas estándar, que son determinados objetos astronómicos con la misma magnitud absoluta. Las supernovas tipo 1a son una de esas candelas estándar, debido a su gran magnitud absoluta, lo que posibilita que se puedan observar incluso en las galaxias más lejanas. En 1998 varias observaciones de estas supernovas en galaxias muy lejanas (y por lo tanto, jóvenes) demostraron que la constante de Hubble no es tal, sino que su valor varía con el tiempo. Hasta ese momento se pensaba que la expansión del Universo se estaba frenando debido a la fuerza gravitatoria, sin embargo se descubrió que se estaba acelerando, por lo que debía existir algún tipo de fuerza que acelerase el universo. Posteriores observaciones del fondo cósmico de microondas y de la proporción de elementos formados en el Big Bang han puesto un límite a la cantidad de materia bariónica y materia oscura que puede existir en el universo. Estos estudios indican que el 73% de la masa del universo está formado por la energía oscura, un 23% es materia oscura (fría y caliente) y un 4% materia bariónica. La consecuencia más directa de la existencia de la energía oscura y la aceleración del universo es que éste es más antiguo de lo que se creía. Si calculamos la edad del universo basándonos en los datos actuales de la constante de Hubble (71±4 (km/s)/Mp) , obtendremos una edad de 10.000 millones de años, menor que la edad de las estrellas más viejas que podemos observar en los cúmulos globulares, lo que crea una paradoja insalvable. Teniendo en cuenta la energía oscura, la edad del universo es de unos 13.700 millones de años (de acuerdo con los datos del satélite WMAP en 2003), lo que resuelve la paradoja de la edad de las estrellas más antiguas. El fondo de microondas nos indica que la geometría del universo es plana, es decir, el universo tiene la masa justa para que la expansión continúe indeterminadamente. Si el universo, en vez de plano fuese cerrado, significaría que la atracción gravitatoria de la masa que forma el universo es mayor que la expansión del universo, por lo que éste se volvería a contraer (Big Crunch). Sin embargo, al estudiar la masa del universo se detectó muy pronto que faltaba materia para que el universo fuese plano. Esta materia perdida se denominó materia oscura. Con el descubrimiento de la energía oscura hoy sabemos que el destino del universo ya no depende de la geometría del mismo, es decir, de la cantidad de masa que hay en él. En un principio la expansión del universo se frenó debido a la gravedad, pero hace unos 4.000 millones de años la energía oscura sobrepasó al efecto de la fuerza gravitatoria de la materia y comenzó la aceleración de la expansión. El futuro último del universo depende de la naturaleza exacta de la energía oscura. Si ésta es una constante cosmológica, el futuro del universo será muy parecido al de un universo plano. Sin embargo, en algunos modelos de quintaesencia, denominados energía fantasma, la densidad de la energía oscura aumenta con el tiempo, provocando una aceleración exponencial. En algunos modelos extremos la aceleración sería tan rápida que superaría las fuerzas de atracción nucleares y destruiría el universo en unos 20.000 millones de años, en el llamado Gran Desgarro (Big Rip).

Fuente: Noticias Ciencia
Afinando los Valores de Luminosidad de Supernovas Usadas Como Referencia
23 de Septiembre de 2009.
Foto: F. Ropke

Las explosiones estelares conocidas como supernovas del tipo 1a se han usado durante mucho tiempo como "lámparas de referencia", ya que su brillo uniforme da a los astrónomos una forma de medir las distancias cósmicas y la expansión del universo. Pero un nuevo estudio revela fuentes de variabilidad en las supernovas de tipo 1a que tendrán que ser tenidas en cuenta si los astrónomos quieren usar estas supernovas para mediciones más precisas en el futuro.
El descubrimiento de la energía oscura, una fuerza misteriosa que está acelerando la expansión del universo, se basó en las observaciones de las supernovas de tipo 1a. Pero para sondear la naturaleza de la energía oscura y determinar si es constante o no en el tiempo, los científicos tendrán que medir las distancias cósmicas con precisión mucho mayor que la alcanzada en el pasado.

Daniel Kasen y Stan Woosley de la Universidad de California en Santa Cruz, y Fritz Roepke del Instituto Max Planck para la Astrofísica en Garching, Alemania, usaron supercomputadoras para ejecutar docenas de simulaciones de supernovas de tipo 1a. Los resultados indican que gran parte de la diversidad observada en estas supernovas se debe a la naturaleza caótica de los procesos involucrados y a la asimetría resultante de las explosiones.

En su mayor parte, esta variabilidad no debiera producir errores sistemáticos en los trabajos de medición, siempre y cuando los investigadores trabajen con números grandes de observaciones y apliquen las correcciones estándar. En el estudio, se encontró un efecto pequeño pero potencialmente problemático, que puede ser el resultado de diferencias sistemáticas en las composiciones químicas de las estrellas en diferentes épocas de la historia del universo. Afortunadamente, los científicos pueden usar los modelos informáticos para analizar con mayor detalle este efecto y desarrollar las correcciones oportunas para él.Información adicional en: