La densidad de la energía oscura es constante y eso es algo así como el 75% del universo, por lo que estoy bastante seguro de que el cambio neto debe ser positivo. Pero los fotones se desplazan hacia el rojo y pierden energía. Supongo que otras partículas similares a ondas (¿todas ellas?) También se desplazan hacia el rojo y, por lo tanto, se pierde energía. Por otro lado, la materia (galaxias, materia oscura, etc.) se separa y, por lo tanto, tenemos más energía potencial gravitatoria y, por lo tanto, más energía. Así que una contabilidad adecuada sería interesante.
Quizás la respuesta sea diferente en diferentes épocas cosmológicas, ya que el cambio de energía depende de la tasa de inflación.
Unas pocas cosas:
1) es en principio incognoscible lo que sucede fuera del horizonte cosmológico. Debido a que las nociones de energía total dependen de las condiciones de contorno (o condiciones en el infinito), existen varios escenarios posibles diferentes para "la energía total del universo", todos los cuales son completamente consistentes con la observación.
2) Suponiendo que la homogeneidad y la isotropía se extiendan para siempre, entonces la noción de "energía total del universo" es en realidad lógicamente inconsistente. La respuesta correcta es decir infinito o que la energía no está definida. La razón principal de esto es que una definición consistente de energía depende de tener una física localmente invariante en el tiempo. Un universo en expansión (no en estado estable) es inherentemente dependiente del tiempo y, por lo tanto, no puede tener una energía constante. Solo podemos hacerlo en el sistema solar porque la densidad de energía de tensión del universo es relativamente pequeña en comparación con las energías de unión del sol y los planetas, lo que hace que nuestro espacio local parezca aproximadamente un espacio vacío.
La energía total del Universo es un tema pegajoso. En primer lugar, ¿te refieres al Universo total? Si el Universo es infinito seguramente la energía total es infinita, pero de todos modos no podemos saber si es infinita o no. ¿Te refieres al Universo observable? En cuyo caso, el tamaño del Universo observable aumenta en términos de volumen propio y volumen comóvil. ¿Tratas de incluir energía gravitatoria? En cuyo caso te encuentras con grandes problemas al definir la energía gravitatoria en términos generales. Por eso creo que es mejor hablar de la densidad de energía (y no preocuparnos por tratar de calzar un concepto de energía gravitatoria).
En un Universo en expansión con constante cosmológica la densidad de energía por volumen propio disminuirá con el tiempo cosmológico, acercándose a una constante que será la densidad de energía de la constante cosmológica. Esto se debe a que la densidad de energía por volumen propio debido a la materia y la radiación disminuye (la densidad de energía debido a la radiación disminuye más rápido que la densidad de energía debido a la materia), mientras que la densidad de energía debido a la constante cosmológica permanece igual.
De alguna manera, para ver cómo las diferentes densidades de energía, es instructivo observar la densidad de energía por volumen comóvil. Por volumen comóvil, la densidad de energía debida a la radiación disminuye (debido al corrimiento al rojo), la densidad de energía debida a la materia (modelada como polvo) es constante y la densidad de energía debida a la constante cosmológica aumenta.
Hay sentidos razonables donde la energía es constante. En un universo homogéneo (pero en evolución), puedes imaginar una serie de intervalos de tiempo determinados por los intervalos del universo donde las cosas se ven iguales en todas partes. Podemos llamar a estas superficies, superficies de tiempo cosmológico constante.
Para esos intervalos de tiempo, puede mirar el tensor de energía de estrés y notar que es integral sobre esa superficie de tiempo cosmológico constante que es el mismo para cada tiempo. Entonces, una onda electromagnética puede estirarse y tener menos densidad de energía, pero en más espacio, la misma energía. O podría cambiar su densidad de energía, pero ser compensado por un cambio en la densidad de energía de las partículas cargadas. Así que cambia de aquí para allá, pero globalmente es lo mismo (a menos que el universo sea infinito y juegue una especie de truco del Hotel Hilbert).
Así que ese es el tensor de tensión-energía, incluye radiación, materia oscura y materia regular. Lo único que queda es la energía oscura, y si postula que eso no cambia (lo que indicó en su pregunta), entonces la energía se conserva.
Cristóbal
jerry schirmer