En cosmología física, la energía oscura es una forma hipotética de energía que impregna todo el espacio, produce una presión negativa y tiende a incrementar la aceleración de la expansión del Universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva.[1] Asumir la existencia de la energía oscura es la manera más popular de explicar las observaciones recientes en las que el Universo parece estar expandiéndose con una tasa de aceleración positiva. En el modelo estándar de la cosmología, la energía oscura actualmente aporta casi tres cuartas partes de la masa-energía total del Universo.
Dos posibles formas de la energía oscura son la constante cosmológica, una densidad de energía constante que llena el espacio en forma homogénea[2] y campos escalares como la quintaesencia: campos dinámicos cuya densidad de energía puede variar en el tiempo y el espacio. De hecho, las contribuciones de los campos escalares que son constantes en el espacio normalmente también se incluyen en la constante cosmológica. Se piensa que la constante cosmológica se origina en la energía del vacío. Los campos escalares que cambian con el espacio son difíciles de distinguir de una constante cosmológica porque los cambios pueden ser extremadamente lentos.
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. La tasa de expansión está parametrizada por la ecuación de estado. La medición de la ecuación estado de la energía oscura es uno de los mayores retos de investigación actual de la cosmología física.
Añadir la constante cosmológica a la Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) conduce al modelo Lambda-CDM, que se conoce como "modelo standard" de cosmología debido a su coincidencia precisa con las observaciones.
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.
type=text/javascript> //
Presión negativa [editar]
La energía oscura causa la expansión porque tiene una gran presión negativa. Una sustancia tiene una presión positiva cuando empuja a los objetos que están en su entorno. Esta es la situación habitual para los fluidos. La presión negativa, o tensión, existe cuando la sustancia tira de su entorno. Un ejemplo común de presión negativa ocurre cuando un sólido es estirado para soportar un peso colgante.
De acuerdo con la métrica FLRW, que es una aplicación de la Relatividad General a la cosmología, la presión dentro de una substancia contribuye a su atracción gravitacional sobre otras cosas igual que hace su masa. La presión negativa causa una repulsión gravitacional. El efecto gravitacional repulsivo de la presión negativa de la energía oscura es mayor que la atracción gravitacional causada por la propia energía. A escala cosmológica, esto también supera a todas las otras formas de atracción gravitacional, dando como resultado la aceleración de la expansión del Universo.
Para resolver la contradicción de que el empuje cause atracción o la contracción cause repulsión se considera que:
- El empuje de la presión positiva y el empuje de la presión negativa son fuerzas no gravitacionales que solamente mueven substancias entorno a su espacio interior sin cambiar el espacio en sí.
- Sin embargo, la atracción gravitacional (o repulsión) que causan opera sobre el propio espacio, disminuyendo (o incrementando) la cantidad de espacio entre las cosas. Esto es lo que determina el tamaño del Universo.
- No hay necesidad de que estos dos efectos actúen en la misma dirección. De hecho, actúan en direcciones opuestas.
Descubrimiento de la energía oscura [editar]
En 1998 las observaciones de supernovas de tipo 1a muy lejanas, realizadas por parte del Supernova Cosmology Project en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el High-z Supernova Search Team, sugirieron que la expansión del Universo se estaba acelerando[3] [4] . Desde entonces, esta aceleración se ha confirmado mediante varias fuentes independientes: medidas del fondo cósmico de microondas, las lentes gravitacionales, nucleosíntesis primigenia de elementos ligeros y la estructura a gran escala del Universo, así como una mejora en las medidas de las supernovas han sido consistentes con el modelo Lambda-CDM[5] .
Las supernovas de tipo 1a proporcionan la principal prueba directa de la existencia de la energía oscura. Debido a la Ley de Hubble, todas las galaxias lejanas se alejan aparentemente de la Vía Láctea, mostrando un desplazamiento al rojo en el espectro luminoso debido al efecto Doppler. La medición del factor de escala en el momento que la luz fue emitida desde un objeto es obtenida fácilmente midiendo el corrimiento al rojo del objeto en recesión. Este desplazamiento indica la edad de un objeto lejano de forma proporcional, pero no absoluta. Por ejemplo, estudiando el espectro de un quasar se puede saber si se formó cuando el Universo tenía un 20% o un 30% de la edad actual, pero no se puede 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, pero que es conocida, de tal manera que es posible relacionar el brillo observado, o magnitud aparente, con la distancia. Sin las candelas estándar, es imposible medir la relación corrimiento al rojo-distancia de la ley de Hubble. 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.
La consistencia en magnitud absoluta para supernovas tipo 1a se ve favorecida por el modelo de una estrella enana blanca vieja que gana masa de una estrella compañera y crece hasta alcanzar el límite de Chandrasekhar definido de manera precisa. Con esta masa, la enana blanca es inestable ante fugas termonucleares y explota como una supernova tipo 1a con un brillo característico. El brillo observado de la supernova se pinta frente a su corrimiento al rojo y esto se utiliza para medir la historia de la expansión del Universo. Estas observaciones indican que la expansión del Universo no se está desacelerando, como sería de esperar para un Universo dominado por materia, sino más bien acelerándose. Estas observaciones se explican suponiendo que existe un nuevo tipo de energía con presión negativa.
La existencia de la energía oscura, de cualquier forma, es necesaria para reconciliar la geometría medida del espacio con la suma total de materia en el Universo. Las medidas del fondo cósmico de microondas más recientes, realizadas por el satélite WMAP, indican que el Universo está muy cerca de ser plano. Para que la forma del Universo sea plana, la densidad de masa/energía del Universo tiene que ser igual a una cierta densidad crítica. 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, que cuenta sólo el 30% de la densidad crítica. Esto implica la existencia de una forma de energía adicional que cuenta el 70% de la masa energía restante.[5] Estos estudios indican que el 73% de la masa del Universo está formado por la energía oscura, un 23% es materia oscura (materia oscura fría y materia oscura caliente) y un 4% materia bariónica. La teoría de la estructura a gran escala del Universo, que determina la formación de estructuras en el Universo (estrellas, quasars, galaxias y agrupaciones galácticas), también sugiere que la densidad de materia en el Universo es sólo el 30% de la densidad crítica.
Naturaleza de la energía oscura [editar]
Según estimaciones recientes, resumidas en este gráfico de la NASA, alrededor del 70% del contenido energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última no se sabe casi nada. La naturaleza exacta de la energía oscura es una materia de especulación. Se conoce que es muy homogénea, no muy densa y no se conoce la interación con ninguna de las fuerzas fundamentales más que la gravedad. Como no es muy densa, unos 10−29 g/cm³, es difícil de imaginar experimentos para detectarla en laboratorio. La energía oscura sólo puede tener un profundo impacto en el Universo, ocupando el 70% de toda la energía, debido a que por el contrario llena uniformemente el espacio vacío.
ENERGÍA OSCURA = PRESIÓN UNIVERSAL
UNIVERSO EN EXPANSIÓN
| |
Cuando no existen fuerzas | Una fuerza externa actúa |
Y SEPARA ACELERADAMENTE
ENTRE GALÁXIAS EN RECESIÓN(energía oscura).
CADA PUNTO DEL UNIVERSO TIENE A SU ENTORNO.
TODO EL UNIVERSO.
QUE RECIBE ESTA ENERGÍA(Energía oscura)
QUE SEPARA ENTRE GALÁXIAS EN RECESIÓN
Y ACERCA ACELERADAMENTE LOS CUERPOS INTERPUESTOS
HACIA EL CENTRO DE MASAS.
Y LOS ACERCA ACELERADAMENTE EN CAIDA LIBRE.
Y AL TOCARSE MANTIENE ESTA PRESIÓN.
QUE LE PRODUCE EL PESO CONSTANTE
Peso=NºElectrones x Impulso Ondas Gravitatorias
Pu=(NºElec.M+NºElec.m).Impulso Ondas Grav./d2
LOS PLANETAS COMO LA TIERRA.
GIRAN ENTORNO AL SOL EN UN ESPACIO TRIDIMENSIONAL.
ASUMIENDO CON LA MECÁNICA CUÁNTICA.
(Un espacio y tiempo inmutable y plano)
UN CUERPO ALEJADO DE OTROS, SÓLO EN EL ESPACIO,
RECIBE DESDE TODAS DIRECCIONES:
LA PRESIÓN UNIVERSAL GRAVITATORIA.
(El móvil todavía desconocido de la gravedad,quedará
modificado,cuando se sustituya la pretendida
atracción,el Big-Bang y curvatura espacio-tiempo.
Por el impulso que las ondas procedentes del Universo actúan,
ocasionando impulsos a los electrones y núcleos de la materia.)
La Gravedad es una aceleración,luego es una Fuerza Externa Constante.
FUERZA EXTERNA=MASA POR ACELERACIÓN
F=m.a
LA PRESIÓN UNIVERSAL GRAVITATORIA
| ------------------------- | |
FUERZA EXTERNA NO HEMANA DEL INTERIOR DE LA MATERIA
La Presión Universal Gravitatoria es un Empuje,una Presión Externa Constante