Hubo mucha emoción cuando los científicos presenciaron la violenta colisión de dos ultra densos, estrellas masivas a más de 100 millones de años luz de la Tierra a principios de este año. No solo captaron las ondas gravitacionales resultantes, ondas en la estructura del espacio-tiempo, sino que también vieron un destello de luz prácticamente instantáneo. Esto es emocionante en sí mismo y fue la primera evidencia directa de una fusión de estrellas de neutrones.

Pero desde la perspectiva de un cosmólogo, el foto-acabado de las ondas gravitacionales y el destello de luz ha demolido de un plumazo años de investigación en un problema completamente ajeno:¿por qué se está acelerando la expansión del universo?

Resulta que el espacio y el tiempo son en realidad mutables, flexible, flexible y ondulante, en lugar de constante, fijo o inamovible. Esto se ha sabido desde que Einstein publicó su teoría de la relatividad general, lo que explica cómo la gravedad deforma el espacio-tiempo. Los efectos sutiles que causa esta mutabilidad deben tenerse en cuenta incluso en el GPS que hace que su navegador por satélite y su iPhone funcionen.

Una predicción de la teoría de Einstein fue que debería ser posible que el espacio-tiempo tenga ondas, como la superficie del mar. Estos serían visibles si se pudiera, por ejemplo, aplastar dos agujeros negros. Esta predicción se vio dramáticamente en la primera detección de ondas gravitacionales por el experimento LIGO en 2015. El descubrimiento abrió una forma completamente nueva de sondear el cosmos, y fue galardonado con el Premio Nobel de Física.

La nueva detección de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones también tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión del universo. Sin embargo, para los cosmólogos fue el destello de luz 1,7 segundos después de las ondas gravitacionales la observación más intrigante.

La cámara de velocidad cósmica

El retraso de 1,7 segundos es importante porque significa que las ondas gravitacionales y las ondas de luz habían estado viajando casi a exactamente la misma velocidad. De hecho, estas son dos de las velocidades observadas más cercanas hasta ahora:las dos solo diferían en una parte en 10 millones de millones.

Para poner esto en contexto, si las cámaras de velocidad en la carretera pudieran medir las diferencias de velocidad con tanta precisión, obtendría una multa por recorrer 30,0000000000000001 mph en una zona de 30 mph.

En comparación con las mejores mediciones que los cosmólogos esperaban en el futuro, este es un factor un millón de billones de veces mejor. Teniendo en cuenta que las ondas electromagnéticas pueden haber tardado un poco en escapar de la confusión de una colisión de estrellas de neutrones, a todos los efectos, la diferencia de velocidad es cero.

La cosmología está en un aprieto. Tenemos un gran modelo que puede explicar la evolución del universo desde una fracción de segundo antes del Big Bang, hasta ahora aproximadamente 14 mil millones de años después. El problema es que para explicar todas las observaciones, una energía misteriosa llamada "energía oscura" debe agregarse a los modelos. La energía oscura es un gran problema, representa aproximadamente el 70% de toda la energía del universo, y no tenemos la menor idea de qué es.

La energía oscura es igual que un efecto anti-gravitacional que está separando el universo y provocando que su expansión se acelere. Entonces, para explicar la energía oscura, Los cosmólogos han intentado cambiar o reemplazar la teoría de Einstein para ver si una nueva teoría del espacio-tiempo finalmente podría explicar los efectos de la energía oscura.

Una forma en que los cosmólogos intentaron hacer esto fue cambiando la velocidad a la que viajaban las ondas gravitacionales y la luz. Había muchas teorías diferentes que tenían este componente, cada una con un nombre peculiar como galileones cuárticos y quínticos, teorías de tensores vectoriales, teorías proca generalizadas, teorías de bigravedad y así sucesivamente. Sin datos, cualquiera de las teorías podría haber sido correcta, y había mucha gente con la esperanza de ser el próximo Einstein o Newton.

¿Donde nos encontramos ahora?

Pero ahora, en una sola observación de una sola fusión de estrellas de neutrones, una amplia variedad de estos ahora han sido consignados al basurero cosmológico en una ráfaga de artículos (aquí, aquí, aquí, aquí, aquí y aquí). Así que todavía no hay un nuevo Einstein.

En ausencia de datos convincentes, todavía es posible que podamos actualizar a Einstein para que podamos dar cuenta de la energía oscura. Pero los movimientos de los datos de ondas gravitacionales han dejado muy poco margen de maniobra.

Todas las teorías que han sobrevivido a la poda son mucho más sencillas que las permitidas antes; y la teoría más simple, y el favorito, es que la energía oscura es la energía del espacio vacío, y resulta que tiene el valor que observamos.

Otra explicación que ha sobrevivido es que es un campo similar a Higgs. El ahora famoso bosón de Higgs es una manifestación de un "campo de Higgs", el primer "campo escalar" observado en la naturaleza. Este es un campo que tiene un valor en cada punto del espacio-tiempo, pero sin dirección. Una analogía sería un mapa de presión en un pronóstico del tiempo (valores en todas partes pero sin dirección). Un mapa de viento por otra parte, no es un campo escalar ya que tiene velocidad y dirección general. Aparte de Higgs, todas las partículas de la naturaleza están asociadas con "campos cuánticos" que no son escalares. Pero como el Higgs, La energía oscura podría ser una excepción:un campo escalar ubicuo que separa el universo en todas direcciones.

Afortunadamente, no tendremos que esperar mucho antes de que los nuevos telescopios prueben las teorías restantes y se complete una gran pieza del rompecabezas cosmológico.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.