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Físicos del Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad de la Universidad de Bremen y la Universidad Transilvana de Brașov han presentado un nuevo marco teórico que podría reescribir nuestra comprensión de la expansión acelerada del Universo, y potencialmente volver obsoleta la misteriosa energía oscura. Han propuesto que la aceleración podría ser una característica fundamental de la geometría del espacio-tiempo en sí misma, en lugar del producto de una fuerza cósmica desconocida.
This artist’s impression shows the evolution of the Universe beginning with the Big Bang on the left followed by the appearance of the Cosmic Microwave Background. The formation of the first stars ends the cosmic dark ages, followed by the formation of galaxies. Image credit: M. Weiss / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Durante más de un cuarto de siglo, los científicos han tratado de comprender una observación sorprendente: contrariamente a lo esperado, la expansión del Universo no se está ralentizando bajo la atracción gravitatoria, sino que se está acelerando.
En la década de 1990, los astrónomos infirieron esta aceleración observando supernovas Tipo Ia distantes, un descubrimiento que llevó a la generalizada postulación de la energía oscura, un componente omnipresente e invisible que se cree que impulsa la aceleración cósmica.
A pesar de su papel central en el Modelo Estándar, la naturaleza física de la energía oscura sigue siendo esquiva.
En su nuevo trabajo, el Dr. Christian Pfeifer y sus colegas argumentan que la expansión del Universo podría explicarse, al menos en parte, modificando el marco geométrico subyacente utilizado para describir la gravedad.
En el corazón de la cosmología moderna se encuentra la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe cómo la materia y la energía moldean el espacio-tiempo.
La evolución del Universo en sí se modela utilizando las ecuaciones de Friedmann, derivadas de la teoría de Einstein.
La nueva solución del equipo se basa en una extensión de la teoría de Einstein conocida como gravedad de Finsler.
Desarrollado en los últimos años, este marco generaliza la geometría del espacio-tiempo en sí mismo, permitiendo una descripción más detallada de cómo la materia, especialmente los gases, se comporta bajo la gravedad.
A diferencia de la relatividad general, que se basa en una estructura geométrica específica, la gravedad de Finsler permite una geometría del espacio-tiempo más rica y flexible.
Utilizando este enfoque, los autores del estudio recalcularon las ecuaciones que rigen la expansión del Universo.
Expresadas dentro del marco de Finsler, las ecuaciones de Friedmann modificadas predicen naturalmente una expansión acelerada del Universo, incluso en el vacío y sin introducir ningún componente adicional de energía oscura.
En otras palabras, la aceleración emerge de la geometría del espacio-tiempo en sí misma.
“Esta es una indicación emocionante de que podríamos ser capaces de explicar la expansión acelerada del universo, al menos en parte, sin energía oscura, basándonos en una geometría del espacio-tiempo generalizada”, afirmó el Dr. Pfeifer.
La idea no pretende eliminar por completo la energía oscura, ni tampoco revocar inmediatamente el Modelo Estándar.
En cambio, sugiere que al menos algunos de los efectos atribuidos a la energía oscura podrían surgir de una descripción más profunda y matizada de la gravedad.
“Este nuevo punto de vista geométrico sobre el problema de la energía oscura abre nuevas posibilidades para comprender mejor las leyes de la naturaleza en el cosmos”, dijo el Dr. Pfeifer.
El artículo del equipo fue publicado en la Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
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Christian Pfeifer et al. 2025. From kinetic gases to an exponentially expanding Universe — the Finsler-Friedmann equation. JCAP 10: 050; doi: 10.1088/1475-7516/2025/10/050