L'energia fosca és un dels fenòmens més enigmàtics i desconeguts al camp de la cosmologia. Tot i que representa aproximadament el 70% del contingut energètic de l'univers, la seva naturalesa exacta continua sent un misteri.
En aquest article, tindràs l'oportunitat d'explorar en profunditat el concepte d'energia fosca, la història del seu descobriment, les teories que intenten explicar-la i els reptes que enfronten els científics a la recerca per comprendre aquest enigma còsmic. No et pots perdre aquesta invitació, coneix què és l'Energia Fosca: el Misteri de l'Expansió de l'Univers.
Què és l'Energia Fosca?
L'energia fosca és un concepte a la física teòrica i la cosmologia que s'utilitza per descriure una forma d'energia que sembla estar present a tot l'espai i implicada en l'expansió accelerada de l'univers.
Ocupa un 70% de l'espai còsmic i la seva naturalesa exacta encara es desconeix. Només sabem que existeix i com es comporta i així ho demostren les observacions cosmològiques a partir de les quals s'han formulat models teòrics que expliquen com influeix en l'organització còsmica aquesta forma d'energia misteriosa.
Com es comporta l'Energia Fosca a l'Univers?
Les observacions astronòmiques suggereixen que és responsable de l'acceleració de l'expansió de l'univers des de fa aproximadament 6,145 milions d'anys actuant com una força gravitacional repulsiva.
Des del marc de la teoria de la relativitat general, formulada per Albert Einstein, l'energia fosca es podria considerar una font addicional d'energia i massa que contribueix a la curvatura de l'espai-temps. D'aquesta manera l'energia fosca podria ser una constant cosmològica, una forma de energia del buit que roman constant en el temps i l'espai.
Altres teories, en canvi, proposen que l'energia fosca podria estar associada amb camps denergia dinàmics, Com el camp quintessence o la quintaessència, que pot canviar amb el temps i tenir propietats similars a les dun fluid.
Com podem observar, els models teòrics són variats i cadascun apunta a un enfocament diferent en un intent d'explicar la naturalesa d'aquesta forma estranya d'energia i com es comporta a l'univers. Més endavant ens endinsarem en els models teòrics que fins ara intenten explicar què és l'energia fosca.
Energia Fosca i Matèria Fosca no són el mateix
És important no confondre l'energia fosca amb la matèria fosca, són dos conceptes ben diferenciats des de la cosmologia, i encara que totes dues integren la major part de la composició de l'univers juguen papers diferents.
- La matèria fosca és una forma de matèriai, per tant, una massa tangible, que com a tal exerceix una forta influència gravitatòria sobre la matèria visible de l'univers.
- L'energia fosca, en canvi, és una forma d'energia hipotètica o teoritzada l'existència del qual és una mera inferència de l'efecte que exerceix en l'expansió accelerada de l'univers, resultant en una força misteriosa de naturalesa desconeguda. L'energia fosca no es pot tractar com una forma d'energia convencional i, per tant, és un concepte més difícil d'entendre que la matèria fosca.
Per acabar, la matèria fosca és una forma de matèria, mentre que l'energia fosca s'associa a un camp que ocupa tot l'espai i és més abundant que la matèria fosca.
Com s'ha descobert l'Energia Fosca?
A les properes línies farem un breu recorregut per la història de la física teòrica que va conduir al descobriment de l'energia fosca. Comencem:
La Constant Cosmològica d'Einstein
Segons el mateix Einstein, la constant cosmològica “va ser el seu error més gran”. Tot i això la ciència es construeix per "acumulació d'errors" i això permet el seu avenç. Potser aquest error va ser una aproximació a un coneixement més profund de l'univers.
Albert Einstein va proposar la constant cosmològica per obtenir una solució estable a la seva equació del camp gravitatori, que portaria a assenyalar un univers que es troba en estat estacionari.
Tot i això, les observacions d'Edwin Hubble van demostrar que l'univers està en expansió, i va ser aquí quan Einstein es va referir a la constant cosmològica com «el seu error més gran». La història de la física es trobava en aquest moment a l'avantsala del descobriment de la causa de l'expansió de l'univers: l'energia fosca.
L'acceleració de l'expansió de l'univers
El descobriment d'unes supernoves llunyanes per dos equips d'astrònoms el 1998 va marcar una fita a la història de la cosmologia, portant els científics a formular “la peça que encaixaria al puzle” que explicaria l'expansió accelerada de l'univers: l'energia fosca es va proposar com la causa d'aquesta acceleració.
Teories i Models explicatius de l'Energia Fosca
La Constant Cosmològica i l'Energia del Buit
Una de les teories més acceptades per explicar l'energia fosca és que està relacionada amb l'energia del buit del mateix espai-temps.
La constant cosmològica d'Einstein es pot interpretar com una manifestació de l'energia del buit, que té un efecte repulsiu en l'expansió de l'univers. Així, des de la teoria de la relativitat, l'energia fosca influiria en aquest “teixit espai-temps” que sosté l'univers, corban-lo i provocant la seva expansió.
Quintaessència i Camps Escalars
Una altra teoria suggereix que lenergia fosca podria ser una forma de «quintaessència», un tipus de matèria la densitat d'energia del qual pot variar en el temps i l'espai.
Aquesta quinta essència estaria relacionada amb camps escalars, les contribucions dels quals a la densitat d'energia podrien canviar lentament amb el temps.
Les observacions cosmològiques evidencien l‟existència de l‟Energia Fosca
Supernoves Tipus Ia
Les primeres proves directes de l'energia fosca provenen de les observacions de l'acceleració de la velocitat d'expansió de l'univers mitjançant l'estudi de supernoves tipus Ia. Aquestes estrelles moribundes i brillants van permetre als astrònoms calcular les distàncies a les seves galàxies amfitriones i determinar a quina velocitat s'allunyaven de nosaltres.
La Radiació Còsmica de Fons
Una altra evidència de l'existència d'energia fosca es va obtenir a través de l'observació de la radiació còsmica de fons, que és el ressò tèrmic del Big Bang. Els mesuraments precises de les fluctuacions de temperatura en aquesta radiació han permès als científics estimar la quantitat d'energia fosca a l'univers amb gran precisió.
Projectes actuals per a la Investigació de l'Energia Fosca
Dark Energy Survey (DES)
El Dark Energy Survey és un projecte d'observació astronòmica que cerca obtenir una millor comprensió de l'energia fosca mitjançant la mesurament de la distribució de galàxies i l'expansió de l'univers. Aquest projecte està utilitzant el telescopi Victor M. Blanco a l'Observatori Interamericà de Cerro Tololo, a Xile, per dur a terme les seves observacions.
Telescopi Espacial Nancy Grace Roman
El telescopi espacial Nancy Grace Roman, previst per al seu llançament a la propera dècada, té com a objectiu estudiar l'energia fosca i proporcionar una visió més profunda de la seva naturalesa. Aquest telescopi espacial està dissenyat per fer mesuraments precises de l'expansió de l'univers al llarg del temps còsmic.
Algunes Explicacions Alternatives de l'Energia Fosca
Modificacions a la Teoria General de la Relativitat
Una possibilitat per explicar l'energia fosca és que la teoria general de la relativitat d'Einstein no sigui aplicable a escales cosmològiques i s'hagi de modificar. Tanmateix, fins ara, cap intent de modificar la relativitat general no ha estat capaç d'eliminar l'energia fosca sense violar altres observacions.
Efectes de la Matèria Fosca
Una altra explicació alternativa podria ser que l'energia fosca sigui un efecte secundari de la interacció de la matèria fosca amb la gravetat i l'energia del buit en escales còsmiques. Encara que aquesta idea és interessant, encara no hi ha proves definitives que recolzin aquesta hipòtesi.
El Futur de l'Univers
Un Univers a Constant Expansió
Si hi ha alguna cosa del que tenim certesa és que l'univers s'està expandint a velocitat creixent i és degut a això que els científics han anomenat energia fosca.
La presència d'energia fosca, per tant, implica que l'univers continuarà expandint-se en els propers temps, no sembla que hi hagi res que aturi la seva acceleració. Així, en un futur molt llunyà, gairebé totes les galàxies desapareixeran de la nostra vista, deixant-nos sols en un univers cada cop més buit i fosc. Inquietant com a mínim, no sabem si l'espècie humana sobreviurà per veure'l.
Un Destí Fred i Fosc?
Si l'energia fosca continua dominant l'expansió de l'univers, és possible que arribi eventualment a un estat anomenat «mort tèrmica», en el qual totes les estrelles s'hauran consumit i no hi haurà prou energia per crear noves estructures còsmiques. En aquest escenari, l'univers es tornaria cada cop més fred i fosc.
en conclusió
L'energia fosca és un dels misteris més grans de la cosmologia moderna. El seu descobriment ha portat els científics a cercar noves teories i explicacions per a aquest enigma.
Tot i que encara no es comprèn completament, la recerca d'una millor comprensió de l'energia fosca continua sent una prioritat en la investigació astronòmica. Amb projectes com el Dark Energy Survey i el telescopi espacial Nancy Grace Roman, els científics esperen desentranyar el misteri de l'energia fosca i, en darrer terme, revelar la veritable naturalesa de l'univers en què vivim.
Què us ha semblat? Resulta esglaiador el destí i el comportament de l'univers, i tot gràcies a la Energia Fosca: el Misteri de l'Expansió de l'Univers.