Desde hace aproximadamente 14 años las observaciones cosmológicas efectuadas por tres proyectos científicos: el chileno Calán/Tololo, liderado por los astrónomos Mario Hamuy y José Maza; el Supernova Cosmology Project, del norteamericano Saul Perlmutter y el High-z Supernova Search Team, del australo-estadunidense Brian Schmidt y el estadounidense Adam Riess, provocaron una auténtica revolución, tanto en la cosmología como en la gravitación modernas.
Estas investigaciones concluyeron que nuestro universo se halla en una fase de expansión acelerada, cambiando con ello la forma en la que entendíamos su evolución. Esto significa que las galaxias actualmente no sólo se alejan unas de otras, como ya se pensaba hasta la década de los 90, sino que lo hacen aceleradamente.
¿Qué provoca esta aceleración?, ¿qué implicaciones conlleva este hecho para nuestra comprensión del universo? Estas, y muchas otras cuestiones relacionadas, son las que la comunidad de físicos y matemáticos dedicados a esta área del conocimiento se han formulado y han tratado de responder a lo largo de estos últimos años. Dos han sido principalmente las líneas de pensamiento seguidas para su explicación.
En la primera se piensa que las famosas ecuaciones de Einstein de la relatividad general son correctas, y que la aceleración observada se debe a la existencia de una nueva componente cósmica exótica, que recibe el nombre de Energía oscura, que al producir una presión negativa, genera un efecto gravitacional repulsivo a escalas cosmológicas.
En la segunda línea de pensamiento se encuentran los que creen que la presente fase de expansión acelerada es una señal de que las ecuaciones de Einstein de la relatividad general deben ser modificadas, por lo menos a escalas cosmológicas, para de esta forma explicar la presente aceleración en la expansión, en lugar de postular la existencia de una componente oscura. Este tipo de teorías reciben el nombre de Teorías de gravedad modificada.
Si se asume la existencia de la energía oscura, surge naturalmente una pregunta: ¿qué es? Aún no lo sabemos, porque sólo tenemos evidencia observacional indirecta de ella. Sin embargo, se han postulado diferentes candidatos, siendo la constante cosmológica el candidato más simple, seguido de los campos escalares, como por ejemplo, los campos de quinta esencia.
También podemos mencionar que se continúan proponiendo modelos motivados en principios termodinámicos u holográficos, por solo citar algunos ejemplos. Ninguno de estos modelos está libre de problemas. De aquí que una de las líneas más atrayentes, es usar estas observaciones para reconstruir la energía oscura de forma independiente de modelos.
Las teorías de gravedad modificada también han sido recurridas para la explicación de esta expansión acelerada. Particularmente se están investigando numerosas líneas, que van desde proponer mecanismos de modificación newtonianos, como MOND, modificaciones fenomenológicas directas a la acción de Einstein-Hilbert, como son las llamadas teorías f(R), f(R,G), que plantean que se debe reconstruir la teoría usando geometrías de fondo no riemannianas; las modificaciones tipo Mundos branas, en las que se supone que nuestro universo es una brana tetradimensional embebida en un espacio-tiempo de cinco dimensiones con diferentes variantes, como los modelos Randall-Sundrum I y II y los tipo DGP, entre otros, y muchas otras teorías en dimensiones extra, como las teorías de Kaluza-Klein no compactas.
¿En cuál de las dos líneas de investigación es más factible dar una explicación a la expansión acelerada y a sus implicaciones pasadas, presentes y futuras? Nadie lo sabe aún. Lo que sí sabemos es que la respuesta final estará estrechamente ligada al desarrollo de las observaciones cosmológicas de la próxima generación, siendo éstas en última instancia las que podrán validar cuál modelo es finalmente el más viable.
Destacados investigadores del Departamento de Matemáticas, del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI), participan de manera activa en investigación de punta en el área de gravitación y cosmología, y en particular en el problema del milenio: la presente expansión acelerada del universo.
En un esfuerzo conjunto por parte de este grupo de investigadores, con la participación de algunos investigadores de instituciones, tanto nacionales como extranjeras, y con el apoyo de importantes instituciones internacionales de investigación, como el International Centre for Theoretical Physics (ICTP), el IV International Meeting on Gravitation and Cosmology, será este año del 21 al 26 de mayo, en las instalaciones del Museo Regional de Guadalajara.
En el marco de este seminario, estos y otros tópicos de actualidad en las áreas de gravitación y cosmología, serán discutidos por destacados investigadores mexicanos y de otros países, como Alemania, Argentina, Brasil, Canadá, España, Estados Unidos, Francia, India, Italia, Reino Unido, entre otros.
De esta forma la Universidad de Guadalajara y en particular el CUCEI se hacen presentes en eventos científicos internacionales de relevancia académica.
Más información al respecto en la web http://imgc2012.cucei.udg.mx/ [
*Departamento de Matemáticas
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingeniería
