En cosmología física , el Big Rip es un modelo cosmológico hipotético sobre el destino final del universo , en el que la materia del universo , desde las estrellas y galaxias hasta los átomos y partículas subatómicas, e incluso el propio espacio-tiempo , es progresivamente desgarrada por la expansión. del universo en un momento determinado del futuro, hasta que las distancias entre partículas aumenten infinitamente. Según el modelo estándar de cosmología, el factor de escala del universo se está acelerando y, en la futura era de dominio cosmológico constante, aumentará exponencialmente. Sin embargo, esta expansión es similar para cada momento del tiempo (de ahí la ley exponencial: la expansión de un volumen local es el mismo número de veces en el mismo intervalo de tiempo) y se caracteriza por una constante de Hubble pequeña e inmutable , efectivamente ignorada por cualquier estructura material unida. Por el contrario, en el escenario del Big Rip, la constante de Hubble aumenta hasta el infinito en un tiempo finito.
La posibilidad de una singularidad de ruptura repentina ocurre solo para materia hipotética ( energía fantasma ) con propiedades físicas inverosímiles. [1]
La verdad de la hipótesis depende del tipo de energía oscura presente en nuestro universo . El tipo que podría probar esta hipótesis es una forma de energía oscura en constante aumento, conocida como energía fantasma . Si la energía oscura en el universo aumenta sin límite, podría superar todas las fuerzas que mantienen unido al universo. El valor clave es la ecuación del parámetro de estado w , la relación entre la presión de la energía oscura y su densidad de energía . Si −1 < w < 0, la expansión del universo tiende a acelerarse, pero la energía oscura tiende a disiparse con el tiempo y el Gran Desgarro no ocurre. La energía fantasma tiene w < −1, lo que significa que su densidad aumenta a medida que el universo se expande.
Un universo dominado por energía fantasma es un universo en aceleración , que se expande a un ritmo cada vez mayor. Sin embargo, esto implica que el tamaño del universo observable y el horizonte de sucesos cosmológicos se reducen continuamente: la distancia a la que los objetos pueden influir en un observador se vuelve cada vez más cercana y la distancia a la que se pueden propagar las interacciones se vuelve cada vez más corta. Cuando el tamaño del horizonte se vuelve más pequeño que cualquier estructura particular, no puede ocurrir ninguna interacción de ninguna de las fuerzas fundamentales entre las partes más remotas de la estructura, y la estructura se "desgarra". La propia progresión del tiempo se detendrá. El modelo implica que después de un tiempo finito habrá una singularidad final, llamada "Big Rip", en la que el universo observable eventualmente alcanzará tamaño cero y todas las distancias divergirán hasta valores infinitos.
Los autores de esta hipótesis, dirigidos por Robert R. Caldwell del Dartmouth College , calculan que el tiempo desde el presente hasta el Gran Desgarro es
donde w se definió anteriormente, H 0 es la constante de Hubble y Ω m es el valor actual de la densidad de toda la materia en el universo.
Las observaciones de las velocidades de los cúmulos de galaxias realizadas por el Observatorio de rayos X Chandra parecen sugerir que el valor de w está entre aproximadamente −0,907 y −1,075, lo que significa que no se puede descartar definitivamente el Big Rip. (Basado en la ecuación anterior, si la observación determina que el valor de w es menor que -1, pero mayor o igual a -1,075, el Gran Desgarro ocurriría aproximadamente 152 mil millones de años en el futuro como muy pronto) [2]
En su artículo, los autores consideran un ejemplo hipotético con w = −1,5, H 0 = 70 km/s/Mpc y Ω m = 0,3, en cuyo caso el Big Rip ocurriría aproximadamente 22 mil millones de años a partir del presente. En este escenario, las galaxias se separarían por primera vez unos 200 millones de años antes del Gran Desgarro. Unos 60 millones de años antes del Gran Desgarro, las galaxias comenzarían a desintegrarse a medida que la gravedad se vuelve demasiado débil para mantenerlas unidas. Los sistemas planetarios como el Sistema Solar se liberarían gravitacionalmente unos tres meses antes del Gran Desgarro, y los planetas volarían hacia el universo en rápida expansión. En los últimos minutos, las estrellas y los planetas serían destrozados, y los átomos ahora dispersos serían destruidos unos 10 −19 segundos antes del final (los átomos se ionizarán primero cuando los electrones salgan volando, seguido de la disociación de los núcleos atómicos). ). En el momento en que ocurra el Gran Desgarro, incluso el espacio-tiempo mismo sería desgarrado y el factor de escala sería infinito. [3]
La evidencia indica que w está muy cerca de −1 en nuestro universo, lo que convierte a w en el término dominante en la ecuación. Cuanto más cerca esté w de −1, más cerca estará el denominador de cero y más lejos estará el Big Rip en el futuro. Si w fuera exactamente igual a −1, el Big Rip no podría ocurrir, independientemente de los valores de H 0 o Ω m .
Según los últimos datos cosmológicos disponibles, las incertidumbres son todavía demasiado grandes para discriminar entre los tres casos w < −1, w = −1 y w > −1. [4] [5]
Además, es casi imposible medir que w sea exactamente -1 debido a fluctuaciones estadísticas. Esto significa que el valor medido de w puede estar arbitrariamente cerca de -1 pero no exactamente en -1, por lo tanto, la fecha más temprana posible del Big Rip se puede retrasar aún más con mediciones más precisas, pero es muy difícil descartar por completo el Big Rip. . [6]
