¿Cómo permite la energía oscura que se acelere la expansión del universo?

Sospecho que esto puede no tener mucho sentido para las cabezas que no son GR, pero la ecuación de Einstein relaciona la curvatura del espacio-tiempo con un objeto llamado tensor de energía de tensión .

El tensor tensión-energía describe las propiedades de la materia/energía que provoca la curvatura. En la mayoría de los casos, solo nos interesa la cantidad de materia/energía presente, es decir, su densidad, pero la presión de la materia/energía también contribuye a la curvatura. En otras palabras, alguna materia que ha sido altamente presurizada produce una fuerza gravitacional mayor que la misma densidad de materia que no está bajo ninguna presión. La presión conduce a una fuerza gravitatoria atractiva.

Lo curioso de la energía oscura es que se comporta como si tuviera una presión negativa. Mencioné anteriormente que la presión normal (positiva) provoca una fuerza gravitatoria atractiva, y el corolario es que la presión negativa provoca una fuerza gravitatoria repulsiva.

Y es por eso que la energía oscura está acelerando la expansión del universo. Es porque tiene una presión negativa y la presión negativa produce una repulsión gravitacional.

¿Cómo permite la energía oscura que se acelere la expansión del universo?

Espero que quede claro para quien pregunta y para los lectores que el caballo tirando de la energía oscura es la observación experimental de que la expansión del universo se está acelerando. Se propone la energía oscura como la razón por la cual la expansión se está acelerando. Se llama "oscuro" porque no está interactuando con la materia normal, sino solo con la estructura del espacio-tiempo.

Tome una explosión tridimensional en el espacio. Los fragmentos saldrán volando y se expandirán constantemente unos de otros. Si se observara que su expansión se estaba acelerando, significaría que estaba apareciendo energía extra en el sistema (¿explosivos en los fragmentos?). Se aplica el mismo razonamiento. Se suponía que las geodésicas en el espacio seguirían el Big Bang (después del período inflacionario) expandiéndose a un ritmo constante impuesto por el ímpetu inicial, pero en un modelo preciso desacelerándose lentamente debido al débil efecto de la gravedad que es atractiva. La observación de que la expansión se está acelerando introdujo el concepto simple de energía adicional que ingresa al espacio local de cuatro dimensiones, y se llama "energía oscura". Todavía es un tema para la investigación .

Nadie tiene respuestas seguras a esto, pero en mi humilde opinión, hay un problema obvio con la constante cosmológica , que es "el valor de la densidad de energía del vacío del espacio" . Si es realmente constante, tenemos energía que se crea continuamente a medida que el universo se expande. Eso va en contra de la conservación de la energía. No estoy contento con eso porque no conozco ninguna situación en la que no se conserve la energía. Pero sí sé que el universo en expansión a veces se compara con un globo inflado:

^{Imagen cortesía del astrónomo de un minuto} .

En mi humilde opinión, vale la pena investigar esto. Si tiene un globo en el vacío, la presión del aire en el interior se equilibra con la tensión en la piel. Puedes hacer que el globo se expanda soplando más aire. Pero dado que la energía es presión x volumen, eso nos lleva de vuelta a la ruptura de la conservación de la energía con la que no estoy contento. Sin embargo, hay otra forma de agrandar el globo. No aumentando la presión, sino reduciendo la tensión. Esto suena imposible hasta que piensas en hacer chicle . A medida que el globo se expande, la piel se vuelve más delgada y débil, y menos capaz de resistir la expansión. Entonces se expande más, por lo que la piel se debilita, y así sucesivamente. La presión cae, el volumen aumenta, pero la energía se conserva. Esto encaja con lo que leíste sobre la presión negativa.. La tensión es presión negativa. Curiosamente, puede encontrar referencias aquí y allá a la fuerza del espacio que sugieren que esta idea general podría tener algún mérito. Milgrom lo menciona en la página cinco de http://arxiv.org/abs/0912.2678 :

"Vemos que la modificación de GR que implica MOND no entra aquí modificando la 'elasticidad' del espacio-tiempo (excepto quizás su fuerza), como se hace en las teorías f(R) y similares" .

Me arriesgaría a suponer que la energía oscura resultará estar relacionada con lo anterior de alguna manera. No es algo que aumente misteriosamente y empuje el espacio para que se expanda cada vez más rápido. En cambio, es algo que se está volviendo menos efectivo para frenar la expansión del espacio.