mayo 24, 2024

Un estudio realizado por brasileños explica la tasa de expansión del universo

Un estudio realizado por brasileños explica la tasa de expansión del universo

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Comprender la acelerada expansión del universo, impulsada por una misteriosa energía oscura, es uno de los grandes desafíos de la astronomía moderna. Un estudio publicado por investigadores de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) puede ayudar en esta investigación, ya que propone utilizar conceptos de la termodinámica para describir este fenómeno.

La idea de un universo en expansión fue propuesta por primera vez en 1927 por Georges Lemaitre, el astrónomo y sacerdote que introdujo al mundo el concepto del Big Bang. Dos años más tarde, Edwin Hubble confirmó la idea al observar que galaxias distantes se alejaban de nosotros.

Desde entonces, los astrónomos han utilizado una constante para describir la tasa de expansión, que inicialmente fue medida por el propio Hubble con un alto grado de incertidumbre. Hoy en día existen mediciones más precisas, pero aún difieren entre sí.

En 1998, los astrónomos descubrieron que la expansión se estaba acelerando, lo que llevó a la conclusión de que la constante de Hubble no era exactamente constante, sino una tasa que cambiaba con el tiempo. Esto dio lugar al concepto de energía oscura, una fuerza invisible que acelera la expansión.

Sin embargo, nadie sabe todavía exactamente qué es la energía oscura, por lo que existe una gran controversia y se plantean diferentes hipótesis para intentar explicar este misterio. El nuevo estudio sugiere que el cambio en la tasa de expansión a lo largo del tiempo se asemeja a una transición de fase termodinámica.

Un gráfico de la expansión del universo a lo largo de su historia, que muestra la aceleración reciente (Imagen: Reproducción/Alex Mittelmann/Coldcreation)

Las mediciones actuales indican que la expansión es adiabática y anisotrópica, es decir, sin intercambio de calor y desigual en diferentes regiones del universo. «Los conceptos básicos de termodinámica nos permiten concluir que toda expansión adiabática va acompañada de un enfriamiento», dijo el profesor Mariano de Souza de UNICEF, quien dirigió el estudio.

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Incluso si el sistema de expansión no está expuesto al intercambio de calor con el ambiente, el enfriamiento se produce debido a la pérdida de energía interna utilizada en el trabajo de expansión. Lo contrario también es cierto: si el sistema se contrae de manera constante, el trabajo conduce a un aumento de energía y, por tanto, de temperatura.

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Esta relación entre la expansión adiabática y el enfriamiento se conoce como efecto barocalórico y puede medirse mediante algo conocido como relación de Grüneissen. Lo que hicieron los investigadores de la Unesp fue aplicar el poderoso parámetro Grüneisen para describir aspectos de la expansión del universo.

Según Souza, esto “brinda una nueva forma de estudiar los efectos anisotrópicos asociados a la expansión del universo”. Su equipo espera “un cambio respecto de un régimen de expansión lenta”. [na era dominada pela radiação e pela matéria] Para sistema de expansión acelerada [na era dominada pela energia escura] «Es como una transición de fase termodinámica».

El artículo explica que el parámetro efectivo de Grüneisen “cambia de signo cuando la expansión del universo pasa de desaceleración a aceleración. “Tal cambio de señal se asemeja a una firma típica de las transiciones de fase en la física de la materia condensada”, añadió Souza.

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Si esto es cierto, significa que la constante cosmológica (representada por LAMBDA, o Λ) utilizada en el modelo Λ-CMD (Lambda materia oscura fría) tiene un valor variable, a diferencia del modelo actual que le da a Λ un valor fijo. Este cambio llevaría a una dependencia temporal de esta constante, aportando nuevos conocimientos sobre el universo.

El estudio fue publicado en Resultados en física.

fuente: fabib