Divulgación El BIG RIP

[andrewcraig]

Hola,

No he encontrado referencia en el foro a esta teoría de la que he visto poca cosa en la wikipedia...

Predice que la energía oscura hará que el universo se expanda hasta acabar con una densidad próxima a cero.Se publicó en 2003.

¿Qué sabéis de esto? ¿Se ha observado una aceleración en la expansión del universo?

[Trucao]

Re: El BIG RIP

Buenas, las primeras observaciones de la expansión acelerada del universo datan de 1998 (Saul Perlmutter junto a otros científicos midieron la distancia de supernovas de tipo Ia).
Otros grupos han realizado las mismas observaciones (no siempre midiendo la distancia de Supernovas) y han llegado a las mismas conclusiones.
Algunos incluso han medido el momento en que empezó la aceleración.
Hace poco me comentaron que recientes observaciones sostienen que esa aceleración está finalizando (lamento no poder dar referencias en este último caso).

Bien, hasta aquí las observaciones.

De ellas no se deduce que el Universo continuará expandiéndose de forma acelerada. Para saber qué ocurrirá en el futuro tenemos que echar mano de modelos, es decir, proponer hipótesis y ver cómo evolucionan las ecuaciones dinámicas (las de Einstein, por ejemplo).
Uno de esos modelos conocidos como Phantom Dark Energy, afirma que la aceleración aumentará y afectará a todas las escalas, no sólo las cosmológicas, provocando al final que incluso los núcleos de los átomos se separen. Eso sería el Big Rip (Gran Desgarro).
Otros modelos, totalmente compatibles con las observaciones dicen cosas muy diferentes, entre ellas, que no habrá un Big Rip.

La descripción que se da en la Wikipedia para "Aceleración de la expansión del Universo" es incorrecta.
Confunde observaciones con teoría, y afirma que de las observaciones se deduce un Big Rip final. Y eso es incorrecto, ya que para saber el futuro del Universo debemos proponer un modelo.

Saludos

[arreldepi]

Re: El BIG RIP

Hola,

No he encontrado referencia en el foro a esta teoría de la que he visto poca cosa en la wikipedia...

Predice que la energía oscura hará que el universo se expanda hasta acabar con una densidad próxima a cero.Se publicó en 2003.

¿Qué sabéis de esto? ¿Se ha observado una aceleración en la expansión del universo?

Hola,

Bueno, yo sólo conozco cosas de este tema a nivel muy divulgativo eh. Pero te cuento lo que sé y espero que no haya ningún error:

- A finales de la década de los 20, Hubble, "destrozó" la creencia de un Universo estático, y, mediante unas observaciones, demostró que el Universo se expandía. A partir de entonces, se empezó a buscar "cuánto tardaría en dejar de expandirse", es decir, a qué ritmo se frenaba la expansión.

- En 1998 se realizaron en California y en Australia observaciones a Supernovas del tipo Ia (que son unas explosiones que emiten una luminosidad intrínseca característica, por lo que se las llama "candelas estándard) con la finalidad de saber cuál era ese ritmo de frenada del Universo. Creían, que el Universo se había estado expandiendo, pero que tenía que llegar un punto en que la gravedad frenase esa expansión y empezase la "contracción" del Universo. Pero se encontraron con un problema:
Una vez encontraban una Supernova Ia y realizaban los cálculos necesarios para saber a qué distancia se encontraba (teniendo en cuenta el desplazamiento al rojo provocado por la expansión). Como he dicho antes, son candelas estándard, es decir, a partir de lo que nosotros vemos, tenemos que ser capaces de saber cuál es su distancia real. Pues el resultado numérico siempre les daba menor a lo que ellos veían en realidad. Siempre parecía que estuviese más lejos.

- ¿Qué significaba eso? Pues, que la fuente que observaban se alejaba más rápido de lo que creían (por tanto, el redshift era mayor).

-¿Cómo se traduce eso a aceleración de la expansión? Bueno, ahora es cuando espero no meter la pata .

1. La dinámica del universo viene dada por las ecuaciones de Friedmann, una de ellas:

$$\displaystyle 3\frac{\ddot{a}}{a} = \Lambda - 4 \pi G (\rho + \frac{3p}{c^2})$$

En esta ecuación se relacionan la densidad de energía y la presión de lo que "hay" en el Universo. Además, aparece la constante cosmológica $\Lambda$ , que al principio se creía que era cero (implica universo estático o en contracción). Todo ello nos da información del factor de escala del Universo (a), si a aumenta, el espacio se expande, si deisminye, al contrario y si aumenta más rápido quiere decir que la expansión se acelera. En la ecuación aparece la segunda derivada ($\ddot{a}$), es decir la ""aceleración"".

2. Hay otra ecuación en la que aparece el "parámetro de desaceleración", q. Si es positivo el universo FRENA la expansión, si es NEGATIVO, la acelera.

$$\displaystyle q_0 = -\frac{\ddot{a}\cdot a}{(\dot{a})^2}$$

Como ellos pensaban que $\Lambda$ era cero, si te fijas, todo lo demás era negativo. Por tanto, la seguda derivada del factor de escala también lo era y, por tanto, al usarla en la segunda ecuación, el parámetro de desaceleración era positivo (frenada de la expansión).

3. Aún había una ecuación más, que nos da la distancia a la que se encuentra una supernova Ia. En esta, aparece también el factor de desaceleración:

$$D_l\approx \left[{z+z^2\left({\dfrac{1-q_0}{2}}\right)}\right]$$

Como $q_0$ era positivo, el valor de dentro del paréntesis es más pequeño, y la distancia era, por tanto, menor.


En cambio, si en la primera ecuación $\Lambda$ tuviese un valor positivo, y suficientemente elevado, como para que la segunda derivada del factor de escala fuese positiva, la segunda ecuación quedaría negativa y, al sustituir el valor de "q" en la tercera, la distancia lumínica sería la correcta.


Conclusión: si lambda era positivo... y el parámetro de deceleración era negativo... ¡LA EXPANSIÓN SE ACELERABA! Todo lo contrario de lo que estaban buscando!

Es decir, respondiendo a tu última pregunta: sí, se ha observado una aceleración en la expansión del universo.


El Big Rip, es lo que se supone que tendrá lugar de aquí a millones de años, es el "gran desgarre", causado por la aceleración de la expansión. Toda la materia acabara por disociarse y el universo alcanzará un estado de muerte térmica.

Un saludo, y lo siento si hay algún error.

[andrewcraig]

Re: El BIG RIP

Gracias a los dos, me habéis explicado muy bien lo que no encontré por ninguna parte...

Un saludo

[alshain]

Re: El BIG RIP

Una característica especial del big-rip es que es producido por un fluído perfecto con parámetro de estado $\omega < -1$, usualmente denominado energía fantasma, y lleva a una evolución asintótica del factor de escala de forma que este se hace infinito en un tiempo finito.

Es importante notar que esta evolución, al contrario que la evolución provocada por una energía oscura $-1 \leq \omega < -1/3$, NO lleva a una muerte térmica. Todo lo contrario, la densidad energética de la energía fantasma aumenta con el tiempo, llevando a lo que se conoce como singularidad del big-rip (una densidad energética infinita).

Esto es fácil de ver si se considera que de la ecuación $\nabla_{\mu} T^{\mu}_0 = 0$ para un fluído perfecto se obtiene la conocida ecuación:

$\rho \propto a^{-3(1 + \omega)}$

Para $\omega < -1$ está claro que $\rho$ va a aumentar a medida que $a$ aumenta y se hará infinita cuando $a$ sea infinito. Más detalles sobre las propiedades de la energía oscura en el famoso papel de Caldwell:

• A Phantom Menace? Cosmological consequences of a dark energy component with super-negative equation of state

Un saludo.