¿Por qué el Universo se está acelerando?

jueves, 10 de febrero de 2011



La aceleración cósmica es ampliamente considerada como el rompecabezas más profundo de la física fundamental actual. Aún las explicaciones exóticas más pequeñas implican un nuevo componente (enérgicamente dominante) del Universo con propiedades físicas extraordinarias. Propuestas alternativas incluyen una ruptura de la relatividad general en escalas cosmológicas, quizá vinculadas a dimensiones extra o a manifestaciones de baja energía de gravedad cuántica. Mientras las mediciones de la relación distancia-desplazamiento al rojo usando la Supernova Type Ia proporcionan la evidencia más directa de la aceleración cósmica, hay ahora múltiples líneas de evidencia de soporte, incluyendo las mediciones de las fluctuaciones de la CMB, el efecto integrado Sachs-Wolfe, la constante de Hubble, Oscilaciones Bariónicas Acústicas (BAO, Baryon Acoustic Oscillations) y el rango de crecimiento de estructuras basado en las observaciones con rayos X. La aceleración cósmica es una asombrosa pero aceptada pieza de la cosmología moderna. Las dos preguntas principales en este campo son:

  1. ¿La aceleración es causada por una ruptura de la relatividad general o por una nueva forma de energía?
  2. ¿Es la energía oscura la causante de la aceleración, es su densidad energética constante en el espacio y tiempo?
Los cosmólogos describen la evolución de la energía oscura en términos del parámetro de su ecuación de estado, w=P/(ρc2), donde P y ρ son la presión y la densidad energética, respectivamente. Las escalas de la densidad energética con un desplazamiento al rojo como ρDE(z) = ρDE,0 X Exp[3∫(1+w(z)) dln(1+z)]. La energía de vacío, es el más simple y, podría decirse, modelo mejor motivado para energía oscura, es constante con el tiempo, así que para este modelo w = -1 para todas las z. Formas alternativas de energía oscura tienen diferentes valores de w(z).

La principal línea de ataque para hacer frente a estas cuestiones es el mejoramiento e las mediciones del parámetro de Hubble H(z), la relación distancia-desplazamiento al rojo D(z) y la función de crecimiento G(z) que describe la fuerza de los grupos de materia. En un Universo espacialmente plano, H2(z) es proporcional a la densidad energética total (La suma de la materia, radiación y energía oscura) y D(z) es dada por una integral de H-1(z). La relatividad general predice una relación específica entre H(z) y G(z); los modelos de gravedad modificada pueden alterar esta relación o pueden hacer a G(z) dependiente en escala espacial. En la actualidad, la relación D(z) es medida con una precisión de aproximadamente el 5% en z ≤ 0.8, con restricciones más débiles en altos desplazamientos al rojo. La función G(z) es conocida cerca del 5% en bajo desplazamiento al rojo, mientras las restricciones directas en el rango de crecimiento dlnG(z)/dz son ~ 25%. La información actual es consistente con la relatividad general y w = -1 ± 0.2 (Con el valor central exacto y un error estimado dependiendo de los datos adoptados y la evaluación de las incertidumbres sistemáticas). Las observaciones propuestas podrían alcanzar de modo realista 1 – 2 ordenes de magnitud en la mejora de la precisión en w, y mediciones significativas de su historia de desplazamiento al rojo resulta no ser una constante.

Para Saber Más:


Anna Mangilli, Licia Verde y María Beltrán

Baryon Acoustic Oscillations in 2D: Modeling Redshift-space Power Spectrum from Perturbation Theory
Atsushi Taruya, Takahiro Nischimichi, Shun Saito.

BAO - A standard ruler method for determing the expansion rate of the Universe
Martin White

BAO (ITA Cosmology Seminar)
Claudia Mignone

The Sachs-Wolfe Effect
Martin White & Wayne Hu

Sachs-Wolfe effect at second order
Filippo Vernizzi

Cosmology with the integrated Sachs-Wolfe Effect
Pablo Fosalba

Integrated Sachs-Wolfe Effect for Gravitational Radiation
Pablo Laguna

The Age of the Universe, the Hubble constant and the accelerated expansion
D.S.L. Soares

Dark Energy: Constraints from the Hubble Constant
Jim Condon

Measurements of the Hubble Constant
Edward Damon et al.

Expansion of the Universe: The Cosmological Context
Wendy L. Freedman, Barry F. Madore

Dynamics of entropy perturbations in assisted dark energy with mixed kinetic terms
Khamphee Karwan

Cosmological parameters from supernova observations: A critical comparison of three data sets
T. Roy Choudhury & T. Padmanabhan

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