En cosmología física , el Big Rip es un modelo cosmológico hipotético relativo al destino final del universo , en el que la materia del universo , desde las estrellas y las galaxias hasta los átomos y las partículas subatómicas, e incluso el propio espacio-tiempo , se desgarra progresivamente por la expansión del universo en un momento determinado en el futuro, hasta que las distancias entre las partículas aumentarán infinitamente.
Según el modelo estándar de la cosmología, el factor de escala del universo se está acelerando y, en la futura era de predominio de la constante cosmológica, 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 la misma cantidad de veces en el mismo intervalo de tiempo), y se caracteriza por una constante de Hubble pequeña e inmutable , ignorada efectivamente por cualquier estructura material ligada. Por el contrario, en el escenario del Big Rip, la constante de Hubble aumenta hasta el infinito en un tiempo finito. Según estudios recientes, el universo está actualmente preparado para una expansión constante y muerte térmica , [1] porque w = -1
La posibilidad de una singularidad repentina sólo se da en el caso de materia hipotética ( energía fantasma ) con propiedades físicas inverosímiles. [2]
La verdad de la hipótesis se basa en el 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 Big Rip 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 hace cada vez más cercana y la distancia a la que las interacciones pueden propagarse se hace cada vez más corta. Cuando el tamaño del horizonte se hace más pequeño que cualquier estructura particular, no puede ocurrir interacción de ninguna de las fuerzas fundamentales entre las partes más remotas de la estructura, y la estructura se "desgarra". La progresión del tiempo en sí se detendrá. El modelo implica que después de un tiempo finito habrá una singularidad final, llamada "Big Rip", en la que el universo observable finalmente alcanza un tamaño cero y todas las distancias divergen a valores infinitos.
Los autores de esta hipótesis, liderados por Robert R. Caldwell del Dartmouth College , calculan que el tiempo transcurrido desde el presente hasta el Big Rip es
donde w se define arriba, 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 se encuentra entre aproximadamente -0,907 y -1,075, lo que significa que no se puede descartar definitivamente el Big Rip. Según la ecuación anterior, si la observación determina que el valor de w es menor que -1, pero mayor o igual que -1,075, el Big Rip ocurriría aproximadamente 152 mil millones de años en el futuro, como muy pronto. [3]
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 entre sí unos 200 millones de años antes del Big Rip. Unos 60 millones de años antes del Big Rip, 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 Big Rip, y los planetas volarían hacia el universo en rápida expansión. En los últimos minutos, las estrellas y los planetas se desgarrarían, y los átomos ahora dispersos se destruirían unos 10 −19 segundos antes del final (los átomos primero se ionizarán a medida que los electrones salgan volando, seguido de la disociación de los núcleos atómicos ). En el momento en que se produzca el Big Rip, incluso el propio espacio-tiempo se desgarraría y el factor de escala sería infinito. [4]
La evidencia indica que w está muy cerca de −1 en nuestro universo, lo que hace que w sea 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 aún son demasiado grandes para discriminar entre los tres casos w < −1, w = −1 y w > −1. [5] [6]
Además, es casi imposible medir que w esté exactamente en −1 debido a las fluctuaciones estadísticas. Esto significa que el valor medido de w puede estar arbitrariamente cerca de −1 pero no exactamente en −1, por lo que la fecha más temprana posible del Big Rip se puede retrasar aún más con mediciones más precisas, pero el Big Rip es muy difícil de descartar por completo. [7]
