Energía oscura: qué es, cuánta hay y diferencia con la materia oscura

La energía oscura es un concepto en cosmología que se utiliza para explicar la aceleración en la expansión del universo. Según las observaciones astronómicas, el universo no solo se expande, sino que lo hace a un ritmo cada vez mayor, un fenómeno que no puede explicarse únicamente con la gravedad y la materia visible, incluida la materia oscura. Para entender esta aceleración, los científicos propusieron la existencia de la energía oscura, que se estima representa aproximadamente el 73% del contenido total del universo.

Aunque su naturaleza exacta es desconocida, la energía oscura podría estar relacionada con la constante cosmológica que Albert Einstein introdujo en su teoría de la relatividad general, una fuerza repulsiva que contrarresta la gravedad. Otra hipótesis sugiere que podría ser una forma de energía inherente al espacio vacío, dado que incluso el "vacío" tiene propiedades cuánticas.

La energía oscura se detecta indirectamente a través de observaciones astronómicas, como las de supernovas distantes y el fondo cósmico de microondas, que muestran cómo la expansión del universo varía con el tiempo. Sin embargo, su origen y mecanismos permanecen como uno de los mayores enigmas en la física moderna.

Curiosamente, la energía oscura no fue descubierta en el sentido tradicional, ya que no puede observarse directamente. Sin embargo, su existencia fue inferida en 1998 por dos equipos de científicos que estudiaban supernovas distantes: el Supernova Cosmology Project y el High-Z Supernova Search Team. Ambos equipos estaban liderados respectivamente por Saul Perlmutter y Adam Riess junto con Brian Schmidt, quienes posteriormente recibieron el Premio Nobel de Física en 2011 por este descubrimiento.

Estos equipos analizaron el brillo de supernovas tipo Ia, que son "velas estándar" en astronomía, ya que tienen un brillo intrínseco bien conocido. Al medir la distancia y la velocidad de recesión de estas supernovas, descubrieron que el universo no solo se estaba expandiendo, como predijo Edwin Hubble en 1929, sino que esta expansión se estaba acelerando.

Este hallazgo fue inesperado y desafió las teorías cosmológicas predominantes, que asumían que la expansión del universo debía ralentizarse debido a la gravedad de toda la materia presente. Para explicar la aceleración, los científicos propusieron la existencia de una forma desconocida de energía que actúa como una fuerza repulsiva en el universo: la energía oscura.

Aunque Perlmutter, Riess y Schmidt jugaron un papel clave, el concepto tiene raíces teóricas más antiguas, como la constante cosmológica que Albert Einstein introdujo en 1917. Sin embargo, fue en 1998 cuando se confirmó su necesidad para explicar la expansión acelerada, marcando un momento histórico en la cosmología moderna.

La energía oscura constituye aproximadamente el 73% del contenido total del universo. Esta estimación proviene de observaciones cosmológicas, como el análisis de la radiación de fondo de microondas, el estudio de supernovas tipo Ia y las fluctuaciones en la distribución de galaxias. Estas mediciones muestran que la energía oscura domina la densidad energética del cosmos, superando con creces a la materia visible (aproximadamente el 4%) y la materia oscura (alrededor del 23%).

Aunque la energía oscura no puede medirse directamente, su presencia se infiere por sus efectos en la expansión acelerada del universo. Se cree que actúa como una fuerza repulsiva que contrarresta la gravedad, impulsando las galaxias a separarse a un ritmo cada vez mayor.

En términos más técnicos, la densidad de energía oscura parece ser constante en el espacio y el tiempo, un concepto relacionado con la constante cosmológica propuesta por Einstein. Sin embargo, algunos modelos sugieren que podría variar lentamente en el tiempo, lo que se estudia bajo la hipótesis de la quintaesencia.

Comprender la cantidad y naturaleza de la energía oscura es crucial para entender el destino del universo, ya que permitirá tener una noción de si el universo seguirá expandiéndose indefinidamente, se estabilizará o colapsará en un futuro lejano.

La energía oscura y la materia oscura son dos conceptos fundamentales en cosmología que aún siguen siendo objeto de estudio para los científicos y tienen diferencias clave.

Materia oscura

• Es una forma de materia invisible que no emite, absorbe ni refleja luz, lo que la hace indetectable directamente.
• Actuaría como una "cola gravitacional" que mantiene unidas las estructuras cósmicas. Sin ella, las galaxias no podrían mantenerse cohesionadas a las velocidades observadas.
• Representa aproximadamente el 23% del contenido del universo.
• Su existencia se deduce por sus efectos gravitacionales sobre la materia visible, como las estrellas y galaxias.

Energía oscura

• Es una forma de energía desconocida que permea todo el espacio y provocaría la aceleración de la expansión del universo.
• Actuaría contrarrestando la gravedad, impulsando las galaxias a alejarse unas de otras. Esto afecta directamente el destino del universo.
• Constituye el 73% del contenido del universo, siendo la componente dominante.
• Se infiere a partir de la aceleración cósmica detectada en supernovas distantes y el análisis del fondo cósmico de microondas.

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