Por qué el universo se expande a distintas velocidades: el misterio del columpio ✛

Original: "Unified dark sector approaches to cosmological tensions"
arXiv:2607.27515v1 · 2026-07-29 · CC BY 4.0 · 2 min
Un solo campo que cambia la masa de la materia invisible explica tanto el empujón inicial como la ilusión óptica tardía en la expansión del universo.

El columpio se mece solo: alguien invisible mueve el peso. Así funciona, más o menos, nuestro universo. Su expansión se mide de dos maneras: con la luz antigua (fondo cósmico de microondas) y con estrellas cercanas. Los números no cuadran. La diferencia es del 9%. ¿Por qué?

Todo tiene que ver con la materia oscura (la sustancia invisible que constituye la mayor parte de la masa de las galaxias). Normalmente se la considera constante, pero la masa de sus partículas podría cambiar. Un único campo controla esto, como un resorte en un columpio. Cuando el universo tenía 50 000 años, las densidades de radiación y de materia se igualaron. El campo se activó, creando un pico de energía. Esto comprimió el horizonte sónico y, en consecuencia, la velocidad de expansión calculada aumentó.

Más tarde, cerca de nuestra época, el campo volvió a moverse. La masa de las partículas de materia oscura cambió, y un astrónomo que no lo supiera vería un «espejismo fantasma»: como si la energía oscura (la misteriosa fuerza que empuja al universo) violara las leyes. En realidad, todo está en orden. Además, en el pasado la masa era menor, lo que frenó el crecimiento de las galaxias y resolvió el problema de la tensión S8 (la discrepancia en la aglomeración de la materia).

El pico de energía en el universo temprano pudo alcanzar el 10% de la densidad total. Es como la energía de una cucharadita de materia repartida en un kilómetro cúbico.

Así, un solo resorte explica tres misterios a la vez. Se activa en los momentos adecuados por sí solo, sin necesidad de ajustes.

Si la masa de las partículas de materia oscura en el universo temprano fuera el doble de la actual, el pico de energía oscura efectiva podría alcanzar el 10% de la densidad total — aproximadamente la energía almacenada en una cucharadita de materia según E=mc², pero repartida en un kilómetro cúbico de espacio.

La idea de la masa variable de la materia oscura resuena con el concepto del "campo de resonancia morfogenética" de las novelas de Greg Bear, donde las constantes fundamentales evolucionan, y también con el "bosque oscuro" de Liu Cixin, donde las leyes de la física pueden ser alteradas localmente por la interacción de sectores ocultos.

\rho_{\mathrm{de}} = \rho_{\phi} + \rho_{\mathrm{dm}} - \rho_{\mathrm{dm},0} a^{-3}
Un observador que suponga constante la masa de las partículas de materia oscura atribuirá el exceso o defecto de densidad a un componente adicional: la energía oscura efectiva.
w_{\mathrm{de}} = \frac{\frac{1}{2}\dot{\phi}^2 - V(\phi)}{\frac{1}{2}\dot{\phi}^2 + V(\phi) + \left[\frac{m(\phi)}{m(\phi_0)} - 1\right] \rho_{\mathrm{dm},0} a^{-3}}
Si la masa en el pasado era menor que la actual (m(φ) < m(φ₀)), el denominador disminuye y el w_de efectivo puede volverse menor que –1: el espejismo fantasma.
\Omega_{\mathrm{de}}^{\max} \approx \mathcal{O}\left(\frac{1-r}{2} \left[\frac{m(\phi_i)}{m(\phi_0)} - 1\right]\right)
La altura del estallido temprano de energía está determinada por la relación entre las masas de la materia oscura en el momento inicial y hoy, así como por la fracción de bariones r = Ω_b/Ω_m.
Científicos
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Conceptos
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