La energía oscura y la gravedad cuántica parecen pertenecer a mundos completamente diferentes. Una actúa a escalas gigantescas y está vinculada con la expansión acelerada del Universo, mientras que la otra intenta explicar cómo funciona la gravedad cuando entran en juego las leyes de la mecánica cuántica.

Una nueva propuesta teórica sugiere que, quizá, ambos problemas estén relacionados.

Savvas M. Koushiappas, físico de Brown University, desarrolló un modelo en el que una incertidumbre cuántica asociada a la geometría del Universo modifica las ecuaciones que describen su expansión. Bajo determinadas condiciones, esa modificación produce de manera natural una aceleración tardía similar a la que actualmente atribuimos a la energía oscura.

Una incertidumbre aplicada al Universo entero

La idea parte de una modificación de las relaciones cuánticas habituales.

En el modelo, el factor de escala, la cantidad utilizada por los cosmólogos para describir cómo cambia el tamaño relativo del Universo con el tiempo, obedece una relación de conmutación deformada.

En términos sencillos, esto implica que el tamaño del Universo y su tasa de expansión no podrían determinarse simultáneamente con precisión arbitraria.

Al introducir esta incertidumbre en las ecuaciones cosmológicas, aparece una corrección geométrica en la ecuación de Friedmann, una de las ecuaciones fundamentales utilizadas para describir la evolución del cosmos.

Y es precisamente esa corrección la que puede generar una expansión acelerada sin añadir un nuevo ingrediente al contenido del Universo.

La energía oscura podría no ser una nueva sustancia

En el modelo cosmológico estándar, alrededor del 70% del contenido energético del Universo se atribuye a la energía oscura.

Su explicación más sencilla es la constante cosmológica, representada mediante la letra griega Λ, que puede interpretarse como una propiedad energética del vacío.

Sin embargo, su verdadera naturaleza sigue siendo desconocida.

La nueva propuesta toma otro camino. En lugar de introducir una nueva partícula, campo o sustancia, la aceleración cósmica aparecería como una propiedad de la propia geometría cuántica del espacio-tiempo.

Para determinados valores positivos del parámetro que controla la deformación cuántica, el modelo produce una forma de energía oscura con una ecuación de estado w mayor que -1 y una historia de expansión ligeramente distinta a la prevista por el modelo cosmológico estándar.

Esa diferencia es importante porque, en principio, podría medirse.

También podría cambiar la historia del Big Bang

El modelo ofrece otra consecuencia todavía más llamativa.

Cuando el parámetro matemático adopta valores suficientemente negativos, las mismas modificaciones cuánticas pueden evitar que el Universo llegue a una singularidad de densidad infinita.

En ese escenario, el Big Bang sería reemplazado por un rebote cosmológico.

El Universo habría atravesado anteriormente una fase de contracción hasta alcanzar un tamaño mínimo y, en lugar de colapsar en una singularidad, habría comenzado nuevamente a expandirse.

Esto no significa que el estudio haya demostrado que existió un Universo anterior al Big Bang. Es una de las soluciones posibles que aparecen dentro del modelo matemático.

Una señal cuántica a una escala inesperadamente enorme

Uno de los aspectos más curiosos de la hipótesis es la escala a la que aparecerían estos efectos.

Normalmente se espera que la gravedad cuántica resulte importante cerca de la escala de Planck, aproximadamente 10⁻³⁵ metros.

Koushiappas plantea algo diferente: la deformación podría manifestarse a escala del horizonte cosmológico, es decir, en distancias comparables a las mayores escalas observables del Universo.

De ser correcta, la aceleración cósmica que atribuimos a la energía oscura podría convertirse en una inesperada señal macroscópica de gravedad cuántica.

Por ahora sigue siendo una hipótesis teórica. Pero tiene una ventaja importante: genera diferencias en la historia de expansión del Universo que podrían compararse con observaciones de proyectos como DESI, Euclid y el Observatorio Vera C. Rubin.

Si esas mediciones encontraran la señal adecuada, dos problemas que durante décadas parecieron completamente separados podrían terminar formando parte de una misma explicación.

Fuente: Meteored.

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