Los investigadores predicen que se encontrará una misteriosa energía oscura en el vasto mar GEODE entre galaxias

Un escenario GEODE no cambia la formación estándar de la estructura en el Universo. El universo crece de izquierda a derecha. Las regiones azules corresponden a la materia. Los GEODE se forman en regiones verdes y migran a regiones negras. Crédito: Volker Springel y el Instituto Max-Planck de Astrofísica

Los astrónomos saben desde hace dos décadas que la expansión del universo se está acelerando, pero la física de esta expansión sigue siendo un misterio. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Hawái en Mānoa ha hecho una nueva predicción: la energía oscura responsable de este crecimiento acelerado proviene de un vasto mar de objetos compactos esparcidos en los vacíos entre las galaxias. Este hallazgo es parte de un nuevo estudio publicado en La revista astrofísica.

A mediados de la década de 1960, los físicos sugirieron por primera vez que el colapso estelar no debería formar verdaderos agujeros negros, sino que debería formar objetos genéricos de energía oscura (GEODE). A diferencia de los agujeros negros, los GEODE no “rompen” las ecuaciones de Einstein con singularidades. En cambio, una capa giratoria rodea un núcleo de energía oscura. Vistos desde el exterior, los GEODE y los agujeros negros parecen en su mayor parte idénticos, incluso cuando los «sonidos» de sus colisiones se miden mediante observatorios de ondas gravitacionales.

Debido a que los GEODE imitan a los agujeros negros, se asumió que se mueven en el espacio de la misma manera que los agujeros negros. «Se convierte en un problema si se quiere explicar la expansión acelerada del universo», dijo Kevin Croker, investigador del Departamento de Física y Astronomía de UH Mānoa, autor principal del estudio. “Aunque probamos el año pasado que los GEODE, en principio, pueden proporcionar la energía oscura necesaria, se necesitan muchos GEODE antiguos y masivos. Si se movieran como agujeros negros, permaneciendo cerca de la materia visible, galaxias como la nuestra vía Láctea habría sido perturbado.

Croker colaboró ​​con Jack Runburg, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de la UH Mānoa, y Duncan Farrah, miembro de la facultad del Instituto de Astronomía de la UH y el Departamento de Física y astronomía, para estudiar cómo se mueven los GEODE en el espacio. Los investigadores encontraron que la capa giratoria alrededor de cada GEODE determina cómo se mueven entre sí. Si sus capas externas giran lentamente, los GEODE se aglutinan más rápido que los agujeros negros. De hecho, los GEODE están ganando masa gracias al crecimiento del propio universo. Sin embargo, para los GEODE con capas que giran cerca de la velocidad de la luz, la ganancia de masa queda dominada por un efecto diferente y los GEODE comienzan a repelerse entre sí. «La adicción a los giros fue realmente bastante inesperada», dijo Farrah. «Si se confirma mediante la observación, esta sería una clase de fenómeno completamente nueva».

El equipo resolvió las ecuaciones de Einstein asumiendo que muchas de las estrellas más antiguas, que nacieron cuando el universo tenía menos del 2% de su edad actual, formaron GEODE cuando murieron. A medida que estos antiguos GEODE se alimentaban de otras estrellas y abundante gas interestelar, comenzaron a girar muy rápidamente. Una vez disparados con bastante rapidez, la repulsión mutua de los GEODE hizo que la mayoría de ellos se « alejaran socialmente » a regiones que eventualmente se convertirían en los vacíos vacíos entre las galaxias actuales.

Este estudio apoya la posición de que los GEODE pueden resolver el problema de la energía oscura sin dejar de estar en armonía con diferentes observaciones a grandes distancias. Los GEODE se mantienen alejados de las galaxias actuales, para no perturbar los delicados pares de estrellas contados en la Vía Láctea. El número de GEODE antiguos necesarios para resolver el problema de la energía oscura es coherente con el número de estrellas antiguas. Los GEODE no alteran la distribución medida de las galaxias en el espacio porque se separan de la materia luminosa antes de que forme las galaxias actuales. Finalmente, GEODE no afecta directamente a las suaves ondulaciones en la remanencia del Big Bang, porque nacieron de estrellas muertas cientos de millones de años después de la liberación de esta radiación cósmica de fondo.

Los investigadores se mostraron cautelosamente optimistas sobre sus resultados. “Se creía que sin la detección directa de algo diferente de Kerr [Black Hole] firma de LIGO-Virgen [gravitational wave observatories], nunca se podría decir que existió GEODE ”, dijo Farrah. Croker agregó: «Pero ahora que tenemos una comprensión más clara de cómo las ecuaciones de Einstein se relacionan entre lo grande y lo pequeño, hemos podido entrar en contacto con datos de muchas comunidades, y se está empezando a formar una imagen cohesiva».

Según Runburg, cuyo principal interés de investigación no está relacionado con GEODE, “la consecuencia más emocionante para mí es que las comunidades de investigadores que antes estaban desconectadas ahora tienen puntos en común. Cuando diferentes comunidades trabajan juntas, el todo siempre se convierte en algo más grande que la suma de las partes.

Referencia: “Implicaciones de la simetría y la presión en la cosmología de Friedmann. III. Fuentes puntuales de energía oscura que tienden a la uniformidad ”por KS Croker, J. Runburg y D. Farrah, 1 de septiembre de 2020, La revista astrofísica.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abad2f