¿Resuelto el rompecabezas de la energía oscura?

Un artículo reciente tiene toda la aparienca de dar una solución simple y elegante al problema de la expansión acelerada, sin necesidad de agregar a las fórmulas términos misteriosos como la energía oscura

Leo con interés y excitación un breve borrador en el servidor arxiv de Cornell. Aunque normalmente salteo los artículos de temas de los que poco sé (como la cosmología), el título me sorprendió lo suficiente como para abrirlo: “Solution to the Dark Energy Problem” («Solución al problema de la energía oscura»)
El único autor es Paul Howard Frampton. Hmmm. Un pensamiento me surgió al principio. ¿Era éste el trabajo de un chiflado que se había metido en arxiv mientras nadie miraba?

La respuesta provisoria, antes de leer el texto, era “No”. El profesor Frampton es un científico distinguido con excelentes antecedentes, y aunque conozco al menos un científico distinguido que al parecer perdió la cabeza, éste no parecía ser el caso.

Pero, espera. ¿Cuál es la fecha de publicación? ¿1º de Abril? (Es el «April’s Fool Day», o 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 es de sólo 9 páginas, y contiene unas 7 fórmulas, ¡ni siquiera difíciles de entender! Para un artículo que alega que resuleve un problema de tanto teimpo en la física y la cosmología contemporánea, debe ser un récord. Pero primero discutamos el contenido, con la advertencia explícita de que no soy un experto y mi juicio es tan bueno como el de ustedes.

El artículo

El artículo es extremadamente coloquial y simple de leer. El autor comienza con una breve sección que contiene una descripción del problema de la expansión acelerada del universo. Este efecto está entre nosotros desde 1998, cuando se reconoció en la comunidad científica que las estrellas lejanas en las que se producían explosiones de supernova de tipo-IA se estaban alejando tanto más rápido de nosotros según fuese su distancia.

Las supernovas de tipo-IA son como “candelas estándar”, porque el mecanismo que las inicia garantiza que todas tienen la misma luminosidad intrínseca: así que su estudio sistemático en galaxias distantes aportó los datos que se necesitaban.

La evidencia de una expansión acelerada del universo se confirmó luego por observaciones independientes. Uno puede ser llevado a especular que una especie de “presión negativa” impregna el universo, provocando que se expanda a un ritmo creciente. Esto se resuelve, fácilmente, con un agregado a las ecuaciones que gobiernan la expansión del universo. Frampton explica claramente cómo se puede resolver el problema añadiendo una «energía oscura» a la densidad de energía en la ecuación de Friedmann.

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

Él comienza con el principio holográfico: toda la información del universo está codificada en su superficie bidimensional. Si esto es así, podemos considerar el universo con una luz diferente.

Un parámetro dimensional importante en la cosmología es el radio de Schwarzschild de un cuerpo: es el radio que constituye el horizonte de sucesos para la masa que posee el cuerpo. 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, pero su radio de Schwarzschild sólo tiene 3 kilómetros. Cuando la proporción del radio físico es mucho mayor, los objetos son muy diferentes de un agujero negro.

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

La observación de arriba aporta la pista a la solución de Frampton al problema de la energía oscura. En forma sencilla, se puede escribir una relación entre la temperatura en el horizonte de sucesos (y esta es la penúltima ecuación) y la aceleración (¡última ecuación!), y esto coincide con las mediciones experimentales del ritmo de expansión del universo. Así, el aparente efecto de la energía oscura se puede interpretar como un efecto termodinámico en el agujero negro gigante.

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

«Mi resultado cuestiona casi todo el trabajo hecho en la gravedad cuántica, desde el descubrimiento de la mecánica cuántica. 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 de Scherk y 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, provino de la apariencia natural de un gravitón sin masa en el sector cerrado de la cuerda.»

No estoy diciendo que esté muerta la teoría de cuerdas. Lo que estoy diciendo es que la teoría de cuerdas no puede ser una teoría de las interacciones gravitatorias fundamentales, ya que no hay ninguna interacción gravitatoria fundamental.

Confieso que mi comprensión del cuadro completo es muy estrecha como para permitirme más que este resumen de arriba, sin revelaciones, extrapolaciones o comentarios. Por lo poco que sé del asunto, no encuentro fallas 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 impulsada por una densidad negativa de energía siempre me ha parecido demasiado forzada, y nunca he creído en la explicación “oficial” de las evidencias cosmológicas que han acumulando en los últimos doce años.

Estoy ansioso por leer más sobre este artículo en otro lugar.

Fuente: Blog de Tommaso Dorigo en Scientific Blogging. Aportado por Eduardo J. Carletti

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