¿Podría la energía oscura ser el efecto de la gravedad a grandes distancias?

La energía oscura, la materia oscura y la gravedad son conceptos íntimamente entrelazados, sin duda. La pregunta parece confundir la materia oscura y la energía oscura o usar los términos indistintamente, pero son teorías separadas que intentan reconciliar discrepancias separadas.

Una faceta que contribuye a la majestuosidad de las Ecuaciones de Einstein para la gravedad (ver http://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_field_equations , particularmente la forma dada justo antes de la "Convención de signos") es que incluyen todo: la curvatura es masa- energía, masa-energía es curvatura. La ecuación pide ser ampliada y expandida para incluir todo el universo, y por lo tanto es la base de la cosmología moderna.

Como tal, las Ecuaciones de Einstein describen cómo el Universo debería expandirse, deformarse, deformarse o contraerse (si tuviera suficiente masa) dado su contenido de masa y energía. La energía oscura es parte del intento naciente de los teóricos de reconciliar qué materia podemos ver con el comportamiento a mayor escala observado. La gravedad, tal como la conocemos tradicionalmente, siempre es atractiva, por lo que cualquier colección de objetos que se separen entre sí debería al menos disminuir la velocidad, si no girar y chocar. Sin embargo, lo que vemos en las escalas más grandes es una aceleración. Algo fundamental tiene que estar mal con la imagen tradicional, y la energía oscura es un término general para los intentos de modificar las propias ecuaciones de Einstein .

La materia oscura, por otro lado, es un término general para los intentos de reconciliar las discrepancias a menor escala entre el comportamiento observado de los objetos y las predicciones teóricas de su comportamiento, asumiendo que todos los objetos eran visibles. De aquí es de donde proviene el término alternativo "Materia perdida". Los objetos más pequeños, como las galaxias y los cúmulos de galaxias, se comportan como si hubiera materia adicional e invisible que los mantuviera unidos. Es una corrección menos ambiciosa, ya que no hay ningún intento de argumentar que las Ecuaciones de Einstein en sí mismas necesitan corrección, simplemente necesitamos algo de materia adicional que no produzca ninguna luz en el lado derecho para explicar la curvatura adicional del espacio-tiempo. inferido del comportamiento de los objetos observados a la izquierda.

Lo siento si esa no es una respuesta tan clara o ordenada como estabas buscando. Dadas las profundas implicaciones filosóficas de que ambos lados de las Ecuaciones de Einstein son causa y efecto, es imposible establecer el mismo tipo de distinción entre la gravedad, la materia oscura y la energía oscura que se podría establecer entre las influencias de, digamos, la luz del sol y el calor de el núcleo de la Tierra en las temperaturas del suelo. Por lo tanto, por ejemplo, no hay espacio-tiempo "extra". El propio Einstein desalentó el uso de "deformación" y "alabeo", ya que conducen a la noción de que existe alguna condición natural para el espacio-tiempo y la materia simplemente lo estropea todo. El espacio-tiempo y la materia son como las dos primeras cartas de un castillo de naipes: deben tomarse juntas porque cualquiera de las dos por sí sola se derrumbará.

Esta idea ha sido sugerida. La edición de abril de 2011 de Scientific American tenía un artículo que sugiere vacíos como una alternativa a la energía oscura.

Muchos cosmólogos aceptan que, debido a la inflación en el Big Bang, nuestro universo visible es solo una pequeña parte de un Universo mucho más grande, y es posible que el universo visible sea una burbuja de densidad ligeramente menor en comparación con el resto del universo. Universo. En ese caso experimentaríamos atracción gravitacional desde fuera de nuestro universo, separando nuestro universo, dando un efecto similar a la energía oscura.

Sin embargo, el patrón de aceleración sería diferente: con vacíos, las galaxias más lejanas se verían más afectadas que las más cercanas; con la energía oscura encontramos lo contrario: las galaxias más cercanas van más rápido de lo esperado. Desafortunadamente, los datos recientes del Hubble han medido las velocidades de expansión con mayor precisión y parecen descartar la idea de los vacíos.

Si bien no es exactamente la alternativa vacía a escala de gigaparsec cubierta por hdhondt, David Wiltshire y algunos otros han sugerido una idea algo similar a su pregunta como "Energía oscura sin energía oscura" o "Cosmología del paisaje temporal".

Ellos postulan que la aceleración aparente de la Energía Oscura es en realidad solo un efecto observador de la Relatividad General, que no se ha tenido en cuenta correctamente. La cosmología estándar asume una homogeneidad a gran escala, o al menos que tanto el observador (nosotros) como los objetivos (supernovas) se encuentran en ubicaciones aproximadamente idénticas. Sin embargo, si estamos en un potencial gravitacional inferior al promedio (por ejemplo, en una pared de burbujas), entonces la luz de los potenciales gravitatorios más profundos se desplazará hacia el rojo. Además, la luz de una parte anterior del universo tendrá algo menos de cambio de lo esperado, ya que pasó más tiempo en el universo primitivo más homogéneo.

No tengo una gran comprensión de los detalles de la cosmología del paisaje temporal, pero encuentro atractiva la sugerencia de que los efectos GR son más complicados que una supuesta homogeneidad a gran escala.

Estoy de acuerdo. Si la gravedad crea pozos en la tela del espacio-tiempo (como una pelota en un trampolín), entonces, ¿hay un nivel medio de descanso para la tela? ¿Por qué un objeto solo pondría un pozo en el tejido y no una colina reaccionaria? ¿No debería la gravedad tener una fuerza repulsiva de equilibrio (modelada como una colina en la tela)? Esta colina sería imperceptible en un pozo más grande, pero se agregaría al exterior del pozo mayor (como un pozo de galaxia). Entonces, un anillo de fuerza repulsiva alrededor del borde de una galaxia la mantendría unida y empujaría los objetos a una mayor velocidad. Y si las galaxias se están acelerando alejándose unas de otras es porque cuando estaban juntas compartían un gran pozo. Pero a medida que se expandieron en un anillo (o esfera) en expansión, el lado interior del anillo podría formar una cresta/colina que empujaría a las galaxias más de lo que lo haría la colina exterior (o tal vez no haya una colina exterior debido a creación instantánea de espacio-tiempo en el límite de expansión?). Entonces, el anillo interior sería de baja potencia al principio, con una expansión de alta potencia cerca del medio, pero eventualmente se disiparía con una expansión prolongada como una ola. Entonces, las galaxias tendrían un efecto de repulsión en los objetos medianos que se acercan desde el exterior: objetos de baja velocidad y no objetos masivos. Creo que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia tendría una región de protuberancia/colina donde la materia se acumularía en el lado exterior de la protuberancia y se aceleraría en el lado interior de la protuberancia. Entonces, el anillo interior sería de baja potencia al principio, con una expansión de alta potencia cerca del medio, pero eventualmente se disiparía con una expansión prolongada como una ola. Entonces, las galaxias tendrían un efecto de repulsión en los objetos medianos que se acercan desde el exterior: objetos de baja velocidad y no objetos masivos. Creo que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia tendría una región de protuberancia/colina donde la materia se acumularía en el lado exterior de la protuberancia y se aceleraría en el lado interior de la protuberancia. Entonces, el anillo interior sería de baja potencia al principio, con una expansión de alta potencia cerca del medio, pero eventualmente se disiparía con una expansión prolongada como una ola. Entonces, las galaxias tendrían un efecto de repulsión en los objetos medianos que se acercan desde el exterior: objetos de baja velocidad y no objetos masivos. Creo que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia tendría una región de protuberancia/colina donde la materia se acumularía en el lado exterior de la protuberancia y se aceleraría en el lado interior de la protuberancia.