Incluso Einstein podría estar equivocado: la energía oscura podría no ser constante; el universo no morirá, sino que se encamina hacia una gran congelación.

Los científicos presentaron pruebas convincentes de que energía oscura —una forma hipotética de energía que acelera la expansión del Universo— puede no ser constante, en contra de la visión establecida. Esto cuestiona el modelo cosmológico estándar, según el cual la energía oscura actúa como la llamada constante cosmológica: una propiedad invariable del propio vacío del espacio, introducida por Albert Einstein a principios del siglo XX.

El cambio en las ideas fue posible gracias a nuevas observaciones reunidas por varios grandes proyectos astronómicos: el Sondeo de Energía Oscura (DES), el instrumento espectroscópico Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), así como las misiones Planck, el SDSS (Sloan Digital Sky Survey), el Telescopio de Cosmología de Atacama y el proyecto Time-Delay COSMOgraphy. La suma de estos datos, que abarcan supernovas tipo Ia, oscilaciones acústicas bariónicas y la radiación cósmica de fondo, permitió reconstruir con alta precisión la historia de la expansión del Universo.

Los autores del nuevo estudio —el astrofísico Joshua Freeman, uno de los fundadores de DES, y Anouar Shajib, becario Hubble de la NASA y especialista en lentes gravitacionales— publicaron los resultados en la revista Physical Review D. Analizaron todo el conjunto de datos observacionales desde la perspectiva de modelos de energía oscura que permiten su variación en el tiempo. A diferencia de cálculos anteriores, basados en parametrizaciones matemáticas abstractas, los investigadores se centraron en teorías físicas: en particular, en modelos que plantean la existencia de partículas ultraligeras hipotéticas, conocidas como axiones.

Los axiones fueron propuestos por primera vez en la década de 1970 para explicar peculiaridades de la interacción fuerte. En la cosmología estándar se los considera posibles candidatos a materia oscura. Sin embargo, en este caso se trata de partículas similares a axiones con una masa aún menor, que podrían desempeñar el papel de energía oscura. Según el modelo propuesto, durante los primeros miles de millones de años tras el Big Bang la densidad de energía oscura se mantuvo casi constante, pero luego el axión, como una pelota que rueda colina abajo, comenzó un movimiento de descenso: su energía empezó a disminuir. Los cálculos muestran que en los últimos miles de millones de años la densidad de energía oscura podría haberse reducido en aproximadamente un 10 %. Es poco en comparación con otros componentes del cosmos, pero suficiente para diferenciarse estadísticamente de la absoluta invariabilidad.

El principio básico del modelo ΛCDM (lambda de materia oscura fría) consiste en asumir que la energía oscura es la constante cosmológica Λ, invariable en el tiempo. A pesar de que la naturaleza física de esa energía sigue siendo desconocida, esa interpretación se alineó bien con las observaciones durante dos décadas. Ahora, por primera vez desde el inicio de DES en 2003, han surgido indicios de que la densidad de energía oscura puede variar, y los modelos con energía variable describen mejor los datos reales.

Los investigadores subrayan que no se trata únicamente de una aproximación matemática, sino de una hipótesis física que puede ponerse a prueba y refinarse a medida que se acumulen nuevos datos. En el futuro, con el inicio del estudio LSST (Legacy Survey of Space and Time) realizado por el Observatorio Vera C. Rubin, así como con la continuación de la misión DESI, será posible determinar de forma definitiva si la energía oscura cambia o si la desviación observada es solo un artefacto estadístico.

El valor de estos resultados es difícil de sobreestimar. La energía oscura constituye alrededor del 70 % de la densidad total de energía del Universo y determina su futuro. Si la densidad de esta componente disminuye, la aceleración de la expansión cósmica se desacelerará. Esto conduciría a un escenario de «Gran congelamiento» (Big Freeze), en el que el cosmos se irá enfriando, se expandirá y acabará en un estado de oscuridad y extrema rarefacción. A diferencia de escenarios alternativos —el «Gran desgarramiento» (Big Rip), en el que la aceleración se vuelve tan extrema que llega a desgarrar incluso las partículas elementales, o el «Gran colapso» (Big Crunch), cuando la expansión se invierte en un colapso—, los datos actuales apuntan a un futuro más tranquilo, pero no menos trágico.