Constante cosmológica
En relatividad general, la constante cosmológica (denotada usualmente por Lambda,
) es una constante propuesta por Albert Einstein en 1917[1] como una modificación de su ecuación original del campo gravitatorio para conseguir una solución que diera un universo estático.
Einstein rechazó esta idea en 1931 una vez que el corrimiento al rojo de las galaxias observado por Edwin Hubble sugiriese que el universo no era estático y de que Eddington demostrara en 1930 que el universo estático de la relatividad general con constante cosmológica era inestable.
[2] Sin embargo, el descubrimiento de la aceleración cósmica por Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess, en 1998, que consiguió el Premio Nobel de Física en 2011,[3] ha renovado el interés en la constante cosmológica.
es cero, estas se reducen a la ecuación tradicional de la relatividad general.
Las observaciones astronómicas implican que su valor satisface:
Aunque Einstein introdujo la constante cosmológica como un término independiente en las ecuaciones del campo gravitatorio, de hecho, este puede ser interpretado como una energía o presión negativa del vacío.
Si se supone que el vacío viene representado por un tensor de energía-impulso dado por:
La constante cosmológica es entonces equivalente a una densidad de energía intrínseca del vacío:
La presión asociada se calcula mediante la ecuación de estado:
Por lo tanto, la presión asociada a la constante cosmológica es negativa, de aquí que su efecto sea repulsivo en vez de atractivo como la gravedad:
La contante cosmológica puede ser atribuida a la presencia de una energía del vacío diferente de cero, a la que se le denomina energía oscura y que es la responsable de que la aceleración del factor de escala del universo, que había sido negativa durante los primeros 7600 millones de años de expansión,[4] haya pasado a ser positiva desde hace 6200 millones de años, hecho que se conoce como expansión acelerada del universo.
Sus ecuaciones originales de 1915 no permitían un universo estático: la gravedad lleva a un universo inicialmente en equilibrio dinámico a contraerse.
George Lemaitre, en 1927, llega a las mismas conclusiones que Friedman y propone su modelo del átomo primordial, que contiene toda la materia y la energía a partir de la cual se formó el Universo.
Fue el precursor de la teoría del Big Bang.
Edwin Hubble sugirió en 1929 que el universo parecía estar en expansión.
Esto era perfectamente consistente con las soluciones a las ecuaciones originales, descubiertas por el matemático Friedman en 1922 y por el físico Georges Lemaître, quien, independientemente, encontró una solución similar en 1927.
A pesar de estar en equilibrio, cualquier pequeña perturbación lo haría o bien implosionar o bien expandirse de nuevo.
Al contrario que el resto de la relatividad general, esta nueva constante no se justificaba para nada, y fue introducida exclusivamente con el fin de obtener el resultado que en la época se pensaba era el apropiado.
La frase “el mayor error” o “la mayor metedura de pata” (en inglés “the biggest blunder“), en relación con la constante cosmológica y Einstein, fue escrita por primera vez por el físico George Gamow en un artículo publicado en septiembre de 1956 en la revista Scientific American (Einstein murió en abril de 1955).
Gamow repitió esta frase varias veces en otros textos.
Sin embargo, la constante cosmológica permaneció como un problema de interés teórico y experimental (ver más abajo).
Existen otras causas posibles para esta expansión acelerada, como la quintaesencia o la energía fantasma, pero la constante cosmológica dentro del modelo estándar cosmológico Lambda-CDM es la solución más simple.
Esta discrepancia ha sido calificada como «la peor predicción en la historia de la física».
