Aceleración del universo con y sin energía oscura

Abstract

Muestra el desarrollo histórico de la concepción sobre el funcionamiento del universo y su evolución, desde las ideas de un universo estático a uno en expansión acelerada como se conoce en la actualidad. Se desarrolla a detalle, a partir las ecuaciones de Einstein, la formulación del modelo ΛCDM, que es uno de los más importantes que se ha propuesto para explicar la expansión acelerada del universo, además se analiza las principales características que surgen de este modelo para la energía oscura como responsable de causar esta aceleración, y que según este modelo está asociada a la constante cosmológica (Λ). Se muestra la contrastación con las principales observaciones experimentales para determinar su validez encontrando que describe bastante bien al universo. Se llega también a la posible relación de la constante cosmológica con la energía del vacío y al problema de los ´ordenes de magnitud entre la densidad de energía asociada a Λ y al vacío. Dada esta discordancia entre los ´ordenes de magnitud, se propone un modelo de un universo con viscosidad que puede explicar la aceleración del universo solo de las características planteadas para dicho modelo. De este modelo surgen múltiples predicciones según los valores que se le dé a las constantes ζ0 y ζ1, que surgen de la parametrización del término ζ de viscosidad asociada a la densidad de materia del universo, como ζ = ζ0 + ζ1H, donde H es el término de Hubble. Agrupamos todos estos casos en 12 grupos de los cuales, a través de las restricciones experimentales y teóricas, se pudo definir cual de ellos describe mejor al universo. Para esto, se resolvió las ecuaciones para encontrar la forma del factor de escala, el escalar de curvatura y la densidad de materia del universo, ya que estas expresiones nos dan información sobre la evolución del universo. Se encontró también que este modelo con viscosidad se ajusta bastante bien a los datos experimentales. De esta forma, se demostró que se puede evitar el problema de los órdenes de magnitud con la densidad de energía del vacío y la coincidencia cosmológica. Desarrollamos también los cálculos para hallar la edad del universo según ambos modelos. Finalmente se hace una comparación entre los dos modelos, según sus predicciones y su grado de ajuste a los datos experimentales.