El universo es un misterio en constante expansión que cautiva las mentes de científicos y entusiastas por igual. Un elemento central de esta fascinación es el ritmo al que se expande el universo, un tema que ha interesado a los cosmólogos durante mucho tiempo. El modelo estándar de cosmología, conocido como materia oscura lambda fría (ΛCDM), hace predicciones basadas en observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), el resplandor del Big Bang. Este modelo pinta una imagen del universo en el que las galaxias se separan, con su velocidad y distancia determinadas por la constante de Hubble.
La constante de Hubble, aproximadamente 43 millas por segundo por megaparsec, indica que la velocidad de la galaxia aumenta aproximadamente 50.000 millas por hora por cada millón de años luz que se aleja de nosotros. Sin embargo, observaciones recientes han generado controversia y han dado lugar a lo que se conoce como “nerviosismo del Hubble”. Esta discrepancia surge al comparar las tasas de expansión medidas usando galaxias y supernovas cercanas con las esperadas del CMB.
Hipótesis del vacío local
En un artículo reciente, los investigadores proponen una explicación interesante para esta tensión: nuestra ubicación en un vacío cósmico masivo. Esta hipótesis sugiere que el universo local puede ser una región de densidad inferior a la media. De ser cierto, podría significar que vivimos cerca del centro de un vasto vacío, de aproximadamente mil millones de años luz de diámetro y un 20% menos denso que el universo promedio.
El concepto de vacío local desafía el modelo ΛCDM, que predice una distribución uniforme de la materia, haciéndose eco de la estructura del universo primitivo visto en el CMB. Los recuentos directos de galaxias respaldan en cierta medida esta idea, sugiriendo que estamos en una región menos densa. Las implicaciones de tal vacío son significativas y potencialmente afectan el flujo de materia y la dinámica gravitacional.
Dinámica newtoniana modificada y misterios cosmológicos
Para explorar más a fondo esta posibilidad, los científicos recurrieron a una teoría alternativa: la dinámica newtoniana modificada (MOND). MOND, que se propuso inicialmente para abordar anomalías en las velocidades de rotación de las galaxias, sugiere que la ley de gravedad de Newton puede no cumplirse en regiones con gravedad muy débil. Esta teoría difiere del concepto de materia oscura y ofrece una explicación diferente de los fenómenos cósmicos observados.
En un universo MOND, la expansión cósmica reflejaría el modelo estándar, pero estructuras como los cúmulos de galaxias evolucionarían más rápidamente. Esta diferencia permite diferencias en las mediciones locales de la tasa de expansión dependiendo de nuestra ubicación en el universo. Las observaciones modernas de las galaxias, especialmente las del flujo de masa (la velocidad promedio de la materia en una región determinada), proporcionan nuevos campos de prueba para estas teorías. Las velocidades y patrones observados desafían las predicciones de los modelos estándar, abriendo la puerta a explicaciones alternativas como MOND.
Nuestra comprensión de la expansión cósmica se complica aún más por observaciones como el enorme cúmulo de galaxias de El Gordo, que se formó antes y se mueve más rápido de lo que el Modelo Estándar puede explicar. Estos resultados sugieren que las estructuras del universo pueden evolucionar más rápidamente de lo previsto por ΛCDM.
La teoría de la gravedad de Einstein revisada
Los debates en curso y las nuevas pruebas apuntan a la posible necesidad de revisar nuestra comprensión de la gravedad, especialmente a escalas superiores al millón de años luz. La relatividad general de Einstein ha sido durante mucho tiempo una piedra angular de nuestras teorías de la gravedad, pero las tensiones actuales en cosmología sugieren que puede no explicar completamente los comportamientos observados a escalas cósmicas masivas.
Nos enfrentamos a un gran desafío al medir el comportamiento de la gravedad a escalas tan vastas, ya que no hay objetos lo suficientemente grandes ligados gravitacionalmente para la observación directa. El enfoque actual, que supone que la relatividad general es cierta en todas las escalas, está en el centro de estas tensiones. Esto plantea la cuestión de si es necesario modificar o ampliar la teoría de Einstein para resolver estos misterios cosmológicos.
