El misterio de la energía oscura: ¿Resuelto?

Ciencia Kanija
16/04/10

Leo esta tarde con interés y excitación un ligero borrador en el servidor arxiv de Cornell. Aunque normalmente salto los artículos que tratan de temas de los que no sé mucho (cosmología), el título me sobresalta lo suficiente para abrirlo: “Solution to the Dark Energy Problem” (Solución al problema de la energía oscura)”.

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Autor único, Paul Howard Frampton. Hmmm. Un pensamiento pasó por mi cabeza al principio. ¿Era éste el trabajo de un chiflado, introducido en arxiv mientras nadie miraba?

La respuesta provisional, antes de leer el texto, era “No”. El Profesor Frampton es un científico distinguido con un excelente registro, y aunque sé al menos de un científico distinguido que ha perdido la cabeza, éste no parece que sea el caso.

Pero espera. ¿Cuál era la fecha de publicación? ¿1 de Abril? (Día de los inocentes en el mundo anglosajón). No, 11 de Abril. Está bien, parecía que iba a tener que leer el artículo para averiguarlo.

Afortunadamente, el artículo sólo tiene 9 páginas, y contiene tan sólo 7 fórmulas – ¡ni siquiera difícil de entender! Para un artículo que dice resolver un problema tan duradero en la física y la cosmología contemporánea, tiene que ser un récord. Pero dejadme primero discutirlo, con la advertencia de que no soy un experto y mi opinión es tan buena como la vuestra.

El artículo

El artículo es extremadamente coloquial y simple de leer. El autor empieza con una breve descripción del problema de la expansión acelerada del universo. Este efecto nos acompaña desde 1998, cuando la comunidad científica reconoció que las estrellas lejanas productoras de explosiones de supernova de tipo-IA se alejaban más rápidamende de nosotros a distancias también mayores.

Las supernovas de tipo-IA son un tipo de “candelas estándar”, porque el mecanismo que las enciende garantiza que todas ellas tienen la misma luminosidad intrínseca: así que el estudio sistemático de éstas en galaxias distantes proporcionaba la estimación de la distancia a la que se encontraban las galaxias en las que residían con respecto a nosotros.

La evidencia para una aceleración acelerada del universo fue más tarde confirmada independientemente por otras observaciones. De esta forma uno puede dejarse llevar a la especulación de que una especie de “presión negativa” impregna el universo, provocando su expansión a un ritmo creciente (acelerado). Esto es un añadido a las ecuaciones que gobiernan la expansión del universo. Frampton explica claramente cómo se puede resolver el problema añadiendo un término a la densidad de energía en la ecuación de Friedmann, al que se denomina energía oscura.

La segunda sección se titula “Solución al problema de la energía oscura“. Y como el planteamiento del problema en la sección anterior tenía cinco fórmulas, sólo nos quedan dos… Suficiente como para tensar los nervios de un teórico más allá de su punto de ruptura. Pero sigamos a Frampton. La sección dos tiene sólo dos páginas, así que podemos ser analíticos.

Frampton comienza con el principio holográfico: toda la información del universo está codificada en su superficie bidimensional. Si esto es así, podemos considerar el universo desde una perspectiva nueva.

Un parámetro dimensional importante en cosmología es el radio de Schwarzschild de un cuerpo: es el radio que constituye el horizonte de sucesos para un cuerpo de masa conocida. La mayoría de los cuerpos celestes tienen un radio de Schwarzschild mucho más pequeño que sus dimensiones: por ejemplo, el Sol tiene un radio de 800 000 kilómetros, mientras que su radio de Schwarzschild es de tan sólo 3 kilómetros. Cuando la proporción entre el radio físico es mucho mayor que 1, los objetos son muy diferentes de un agujero negro.

Por otro lado, si uno considera todo el universo visible, la masa visible es igual a 1023 masas solares. Su radio de Schwarzschild es por tanto de 30 000 millones de años luz, mientras que su radio físico es de 48 000 millones de años luz. ¡El universo no parece muy diferente de un agujero negro!.

Esta observación proporciona la pista a la solución de Frampton al problema de la energía oscura. De forma sencilla, puede escribirse una relación entre la temperatura en el horizonte de sucesos (la penúltima ecuación) y la aceleración (¡última ecuación!), y esto está de acuerdo con las medidas experimentales de la tasa de expansión del universo. Así, el aparente efecto de energía oscura puede ser interpretado como un efecto termodinámico de este agujero negro gigante.

Frampton discute los resultados en una sección aparte. Yo cito el enunciado más importante:

Mi resultado cuestiona casi todo el trabajo hecho en la gravedad cuántica, desde el descubrimiento de la mecánica cuántica. Ya que para la gravedad, no hay ya necesidad del gravitón.

En el caso de la teoría de cuerdas, la principal motivación para la profunda e histórica sugerencia hecha por Scherk and Schwarz de que la teoría de cuerdas sea reinterpretada, no como una teoría de la interacción nuclear fuerte, sino como una teoría de la interacción gravitatoria, vino de la aparición de forma natural de un gravitón sin masa en el sector de las cuerdas cerradas.

No estoy diciendo que la teoría de cuerdas haya muerto. Lo que estoy diciendo es que la teoría de cuerdas no puede ser una teoría fundamental de la interacción gravitatoria, ya que no hay ninguna interacción gravitatoria fundamental.

Confieso que mi entendimiento del cuadro completo es muy esquemático como para permitirme más que este resumen – sin perspectivas, extrapolaciones ni comentarios. Por lo poco que sé del asunto, no he encontrado fallos en el razonamiento descrito en el artículo. Entonces, antes de dejar el debate a los expertos, todo lo que puedo decir es que el concepto de una expansión acelerada guiada por una densidad de energía negativa siempre me ha parecido estirar las cosas demasiado, y nunca he creído en la explicación “oficial” de las evidencias cosmológicas que se han ido acumulando en los últimos doce años.

Estoy ansioso por leer más sobre este artículo en cualquier lugar. Añadiré enlaces aquí si encuentro algo que merezca ser leído.