La partícula que desafía la física y puede resolver el misterio de la expansión del universo

La expansión del universo sigue siendo uno de los grandes misterios de la cosmología. Ni siquiera las teorías más aceptadas actualmente por los científicos ofrecen una respuesta inequívoca, por lo que cada cierto tiempo surgen estudios científicos que aportan una posible solución. La última llega por parte de unos investigadores estadounidenses que sugieren que el cosmos podría estar impulsado por partículas invisibles que se mueven más rápido que la velocidad de la luz. Esta teoría desafía las leyes de la física, sin embargo, concuerda sorprendentemente bien con las observaciones sobre la expansión realizadas hasta la ahora.

Aunque no sabemos explicar qué lo provoca, la idea de que el universo se expande cada vez más rápido tiene un gran consenso entre los científicos. La teoría del Modelo Cosmológico Estándar se apoya en la existencia de una supuesta materia oscura que constituye la mayor parte de la masa de casi todas las galaxias del universo y que usaría la energía oscura como propulsor de la expansión. Sin embargo, no tenemos ninguna prueba de la existencia de esa misteriosa energía y los investigadores más escépticos siguen proponiendo nuevas explicaciones alternativas.

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La nueva teoría, propuesta por Samuel Kramer y Ian Redmount en un artículo todavía pendiente de revisión por pares, asegura que la expansión se debe a un tipo de materia oscura teórica, conocida como materia oscura taquiónica. Tan invisible como la que sugiere el modelo estándar, pero con propiedades inexplicables que desafían todo lo que sabemos sobre el flujo causal del tiempo del pasado al futuro.

Cómo funciona

Los investigadores sugieren que los taquiones podrían ser en realidad la materia oscura que busca el Modelo Estándar. Sin embargo, los astrónomos y los físicos no han detectado nunca la materia oscura, así que su forma y composición se desconocen por completo, lo que abre la puerta a nuevas propuestas tan atrevidas como esta.

El nuevo modelo combina esta idea con el concepto de un espacio-tiempo de Friedmann-Robertson-Walker abierto o hiperbólico, un marco teórico que describe la estructura del universo. Los investigadores argumentan que la expansión del cosmos alcanza un punto de inflexión donde, inicialmente, se desacelera, solo para acelerarse más tarde.

“Nuestro universo se encuentra actualmente en fase de aceleración, impulsado por un fenómeno conocido como energía oscura, por lo que este modelo cosmológico de taquiones puede explicar potencialmente tanto la energía oscura como la materia oscura al mismo tiempo”, asegura en un artículo sobre el tema Paul M. Sutter, profesor de investigación en astrofísica en la Universidad SUNY Stony Brook y en el Flatiron Institute de Nueva York, que no ha participado en la investigación.

Una hipótesis que concuerda con nuestros datos

Los científicos han probado este nuevo modelo examinando la relación de desplazamiento al rojo de las supernovas de tipo Ia. Estas estrellas en explosión sirven como marcadores en astrofísica porque su brillo es bien conocido y permite a los científicos calcular distancias en el universo. Además, fue precisamente este tipo de supernova el que usaron los astrónomos a finales de la década de los 90 para descubrir que el ritmo de expansión del universo se está acelerando.

Los resultados apuntan a que el modelo cosmológico basado en taquiones explica tan bien los datos de las supernovas como el modelo cosmológico estándar basado en materia oscura y energía oscura. La tasa actual de expansión del universo, representada por la Constante de Hubble, se encontró alrededor de 66.6 a 69.6 kilómetros por segundo por megapársec. Mientras que la edad del universo se estimó en alrededor de 8.15 a 8.35 mil millones de años.

Si bien estos hallazgos son asombrosos, el modelo aún necesita ser probado con otras observaciones, por lo que el equipo asegura que ese será el foco de su siguiente investigación. Si el modelo se mantiene, aseguran, podría proporcionar una nueva perspectiva sobre la expansión del universo y el papel de la materia oscura.

“Es poco probable que el modelo cosmológico de los taquiones supere esas rigurosas pruebas experimentales, dada la improbable naturaleza de los taquiones”, escribe Sutter. “Pero seguir avanzando en direcciones nuevas, incluso poco ortodoxas, es importante en cosmología; nunca se sabe cuándo podemos conseguir un gran avance. Los científicos llevan 50 años intentando comprender la materia oscura y un cuarto de siglo la energía oscura, sin resultados concluyentes. Es probable que las soluciones a estos enigmas vengan de lugares inesperados”.