¿Necesitamos la energía oscura para explicar la aceleración de la expansión del universo?

No te estás perdiendo nada, aparte de una ligera interpretación errónea de los resultados de la cosmología de la supernova de tipo Ia.

Sin energía oscura, la tasa de expansión del Universo se ralentizaría. La "atracción" gravitacional de todo sería responsable de esta desaceleración.

Cuando miramos una galaxia lejana, la vemos tal como era cuando se emitió la luz. De hecho, las galaxias más distantes tienen dos componentes en su corrimiento al rojo: si la expansión del universo no se acelera ni se desacelera, la ley de Hubble, que establece que la velocidad de recesión es proporcional a la distancia, se aplicaría a todas las distancias.

Pero además, para un universo en desaceleración, la velocidad de recesión sería mayor que la predicha por la ley de Hubble, o dicho de otro modo, el valor de la "constante" de Hubble era mayor en el pasado.

Ahora, el experimento de cosmología de supernova tipo Ia se dispuso a probar esto midiendo las velocidades y midiendo efectivamente la distancia a galaxias muy distantes. Puede intentar hacer coincidir estos pares de velocidad y distancia con un modelo de universo en expansión que tiene una constante de Hubble variable en el tiempo. Lo que encontraron fue que en algún momento del pasado, la desaceleración del universo se detuvo y comenzó a acelerarse . Las velocidades de las galaxias distantes no eran lo suficientemente altas como para igualar un universo en desaceleración pura.

La conclusión a la que se llegó, ahora respaldada por otra evidencia, en particular las fluctuaciones del fondo cósmico de microondas, es que hay una forma de densidad de energía en el universo (una presión si se quiere), que hace que el espacio se expanda, y en los últimos miles de millones de años. del desarrollo de nuestro Universo, esta "energía oscura" ha llegado a dominar su dinámica, provocando que la expansión se acelere.

Me gusta la siguiente imagen (de Perlmutter et al. 2003), ahora se ha rellenado con más datos, pero muestra el punto. Las curvas muestran el factor de escala del Universo en función del tiempo. Una expansión uniforme (un universo sin energía oscura o materia gravitante sería simplemente una línea recta). El gradiente de este gráfico en cualquier momento le indica el valor de la "constante" de Hubble en ese momento. Los universos con energía oscura tienen un punto de inflexión donde el gradiente deja de disminuir y comienza a aumentar, es decir, el universo se desacelera un poco y luego comienza a acelerar. Las observaciones de las supernovas de tipo Ia miraron lo suficientemente atrás como para ir (justo) más allá de este punto de inflexión y pudieron ver la diferencia entre las velocidades medidas y las velocidades predichas por un universo en desaceleración pura.

La comparación de supernovas cercanas y lejanas realizada por el High-Z Supernova Search Team (Riess et al. 1998) y por el equipo Supernova Cosmology Project (Perlmutter et al. 1999) reveló la sorprendente transición de la expansión del Universo de la desaceleración a la aceleración.

Los equipos de investigación descubrieron que las supernovas remotas eran entre un 10 % y un 25 % más tenues y, por lo tanto, más alejadas de lo esperado en comparación con las supernovas locales cercanas.

Utilizando supernovas de tipo Ia, los equipos de investigación presentaron “la primera evidencia concluyente de la desaceleración cósmica que precedió a la época actual de aceleración cósmica” (Riess et al. 2004).

El parámetro de desaceleración ( q 0 = Ω M /2) da una idea de cómo se desacelera la expansión del Universo.

Sorprendentemente, cuando se analizaron los datos de la tasa de expansión en términos de densidad de masa (Ω M ), se encontró que Ω M era –0,36. Dado que no existe la masa negativa, por lo tanto, obtener un valor negativo para la densidad de masa no tenía sentido, a menos que el Universo se estuviera acelerando (Riess 2012).

Dado que q 0 = Ω M /2, por lo tanto, un valor negativo para la densidad de masa (Ω M ) implica claramente un valor negativo para el parámetro de desaceleración ( q 0) (un valor positivo para el parámetro de desaceleración ( q 0 > 0) implica desaceleración, mientras que un valor negativo para el parámetro de desaceleración ( q 0 < 0) implica aceleración).

Al introducir la constante cosmológica “Λ” en la ecuación del parámetro de desaceleración, la ecuación se convierte en q 0 = (Ω M /2) – ΩΛ (ΩΛ denota la densidad de energía asociada con el espacio vacío).

La ecuación anterior ahora ayuda a explicar la aceleración observada de la expansión del Universo bajo la influencia repulsiva de un componente de energía (energía oscura). En base a esto, se calculó la importancia de la constante cosmológica, "99,7% a 99,8% de confianza sin importar la densidad de masa" (Riess 2012). Esta aceleración cósmica fuertemente confirmada.

Sin embargo, hay problemas asociados con esto.

La aparente transición de la expansión del Universo de la desaceleración a la aceleración no puede explicarse sin invocar un componente energético misterioso e hipotético (energía oscura) de origen desconocido que no tiene explicación en la física fundamental.

La discrepancia de 120 órdenes de magnitud involucrada complica aún más el problema hasta un punto inimaginable.

Según Durrer (2011), (en comparación con la materia oscura) “La energía oscura, sin embargo, es muy perturbadora. Por un lado, el hecho de que las observaciones hayan encontrado un resultado tan inesperado muestra que la cosmología actual está realmente impulsada por datos y no dominada por ideas que pueden adaptarse a observaciones dispersas. Los datos cosmológicos actuales son demasiado buenos para concordar con ideas vagas. Por otro lado, una pequeña constante cosmológica es tan inesperada y difícil de poner de acuerdo con nuestras ideas sobre la física fundamental que la gente ha comenzado a buscar otras posibilidades”.

Un experimento realizado por Sabulsky et al. (2019), mediante el uso de la interferometría atómica para detectar la energía oscura que actúa sobre un solo átomo colocado dentro de una cámara de ultra alto vacío, no mostró rastro de ninguna energía misteriosa.

Es muy cierto que las supernovas remotas están más lejos de lo esperado, sin embargo, teniendo en cuenta que “la gente ha comenzado a buscar otras posibilidades”, por lo tanto, ¿podría haber otra razón que pueda colocar a las supernovas remotas más lejos de lo esperado sin aceleración?

En lugar de “desaceleración cósmica que precedió a la época actual de aceleración cósmica (Riess et al. 2004)”, sugiero encarecidamente “épocas de expansión consecutivas del Universo que precedieron a la época de expansión actual fueron responsables de colocar supernovas remotas más lejos de lo esperado”.

La siguiente observación apoya firmemente esta interpretación: "expansión remota superlumínica (expansión >> c )" indica una tasa de expansión más lenta (desaceleración) en comparación con "expansión local subluminal (expansión << c )" que indica una tasa de expansión más rápida ( aceleración).

¿Cómo se puede justificar científicamente la expansión superluminal como desaceleración en comparación con la expansión subluminal? ¡Es completamente contraintuitivo!

Uno puede explicar por qué las supernovas remotas están más lejos de lo esperado sin aceleración sobre la base de "épocas de expansión consecutivas del Universo que precedieron a la época de expansión actual".

Como era de esperar, el parámetro de desaceleración ( q 0) también resulta ser negativo ( q 0 < 0) al usar tal interpretación.

A continuación se muestra el resumen de mi manuscrito junto con el enlace.

La comparación de la relación distancia-corrimiento al rojo para supernovas de alto y bajo corrimiento al rojo reveló la sorprendente transición de la expansión del Universo de la desaceleración a la aceleración. En comparación con las supernovas locales, las supernovas remotas están más lejos de lo esperado. La tasa de expansión obtenida para las supernovas locales es mayor con desplazamientos al rojo bajos en comparación con la tasa de expansión obtenida para supernovas remotas con desplazamientos al rojo altos. Dado que los desplazamientos hacia el rojo observados proporcionan una estimación de las velocidades de recesión para determinar la tasa de expansión (km/s/Mpc) del Universo, es muy preocupante encontrar que las bajas velocidades de recesión (solo el 1% de la velocidad de la luz) indican una tasa más rápida de expansión (aceleración), mientras que altas velocidades de recesión (60% de la velocidad de la luz) indican una tasa más lenta de expansión (desaceleración). En este artículo desentraño un aspecto no descubierto que imita perfectamente la aceleración cósmica. En lugar de "desaceleración cósmica que precedió a la época actual de aceleración cósmica", muestro en este artículo que "épocas de expansión consecutivas del Universo que precedieron a la época de expansión actual fueron responsables de colocar supernovas remotas más lejos de lo esperado". Como consecuencia de la expansión consecutiva, la expansión comenzó para las estructuras remotas antes que para las estructuras locales; Por lo tanto, las supernovas remotas no solo están más lejos de lo esperado, sino que también producen una tasa de expansión más lenta incluso con "velocidades de expansión superlumínicas". Como resultado de la expansión consecutiva, las épocas de expansión anteriores parecen estar desacelerándose en comparación con la época de expansión que la sucede. El análisis se basa en la relación desplazamiento al rojo-distancia trazada para 580 supernovas de tipo Ia del Proyecto de cosmología de supernovas, 7 supernovas de tipo Ia de alto desplazamiento al rojo adicionales descubiertas a través de la Cámara avanzada para encuestas en el Telescopio espacial Hubble de Great Observatories Origins Deep Survey Treasury y 1 supernova adicional de tipo Ia con desplazamiento al rojo muy alto descubierta con la cámara planetaria y de campo amplio 2 en el telescopio espacial Hubble. También se han analizado los resultados obtenidos por High-Z Supernova Search Team a través de observaciones de supernovas de tipo Ia. Los resultados obtenidos en este trabajo han sido confirmados al graficar la relación velocidad-distancia, tasa de expansión versus relación de tiempo, factor de expansión versus relación de tiempo, factor de escala versus relación de tiempo, factor de escala versus relación de distancia,q 0) también resulta negativa ( q 0 < 0).

https://www.researchgate.net/publication/343484700