¿Por qué la expansión acelerada del universo empezó hace unos 5 mil millones de años?

Durante mucho tiempo, la idea parecía bastante lógica: si el universo nació expandiéndose, la gravedad debía ir frenándolo poco a poco. Y, de hecho, eso fue lo que ocurrió al principio. Pero el cosmos tenía preparada una sorpresa enorme. Hoy sabemos que la expansión acelerada del universo no solo existe, sino que empezó a dominar hace unos 5 mil millones de años, cuando el universo ya llevaba unos 9 mil millones de años de historia. La explicación más aceptada señala a una protagonista invisible: la energía oscura, un componente desconocido que, en vez de atraer, empuja al espacio a expandirse cada vez más rápido.

La respuesta corta: porque la gravedad dejó de mandar sola

La forma más simple de entenderlo es imaginar una especie de “tira y afloja” cósmico. Durante miles de millones de años, la materia del universo ejerció gravedad y trató de frenar la expansión. Pero, según el modelo cosmológico actual, llegó un momento en que otro componente empezó a imponerse: la energía oscura. NASA explica que, tras la expansión inicial del universo, la gravedad comenzó a desacelerarla, pero unos 9 mil millones de años después del Big Bang la expansión empezó a acelerarse. ESA añade que esa aceleración se atribuye a lo que llamamos energía oscura.

Eso no significa que la gravedad desapareciera. Sigue siendo fundamental dentro de galaxias, cúmulos y muchas estructuras del cosmos. Lo que cambió fue el balance global. A gran escala, la influencia de la energía oscura terminó superando el efecto frenador de la materia. Por eso la expansión no solo continuó: se volvió cada vez más rápida.

Cómo descubrieron que el universo no se estaba frenando, sino acelerando

Aquí empieza una de las historias más sorprendentes de la cosmología moderna. A finales de los años noventa, dos equipos de astrónomos estudiaron supernovas de tipo Ia, explosiones estelares que sirven como “velas estándar” porque tienen un brillo conocido. Comparando su brillo aparente con su distancia, los investigadores pudieron reconstruir cómo se había expandido el universo en el pasado. El resultado fue inesperado: las supernovas lejanas indicaban que la expansión no se estaba frenando como se esperaba, sino acelerando. Ese descubrimiento fue reconocido con el Premio Nobel de Física de 2011.

La clave estuvo en medir no solo que el universo se expande, algo que ya se sabía desde el siglo XX, sino cómo había cambiado esa expansión con el tiempo. Las supernovas permitieron comparar el “ahora” con etapas más antiguas del cosmos. Nobel Prize resume justamente eso: los laureados demostraron que el universo se expande a un ritmo cada vez más acelerado.

Entonces, ¿por qué se menciona tanto la cifra de 5 mil millones de años?

Porque esa cifra marca, de forma aproximada, el momento en que cambió el guion cósmico. NASA lo expresa así: unos 9 mil millones de años después del Big Bang, la expansión empezó a acelerarse. Como el universo tiene unos 13,8 mil millones de años, eso equivale a decir que el cambio ocurrió hace alrededor de 4,8 o 5 mil millones de años.

No es una fecha exacta como si alguien hubiera apretado un botón en un instante preciso. Es más bien un umbral cósmico. Antes, la materia tenía más peso relativo en el comportamiento global del universo. Después, la energía oscura pasó a dominar la evolución a gran escala. ESA y NASA describen ese cambio como una transición en la que la componente repulsiva del cosmos empezó a imponerse.

Qué es la energía oscura, la gran sospechosa

La energía oscura no es una sustancia que podamos poner en un frasco ni una fuerza comprendida en detalle. Es, por ahora, el nombre que los científicos le dan a aquello que parece estar impulsando la expansión acelerada del universo. NASA la define como el nombre que damos a cualquier cosa que esté causando que el universo se expanda cada vez más rápido con el tiempo. ESA añade que se trata de un componente tan abundante que, según las estimaciones actuales, domina el contenido energético del cosmos.

Eso es lo más desconcertante del tema. Sabemos bastante bien qué efecto produce, pero no sabemos con certeza qué es. Una posibilidad es que se trate de la constante cosmológica de Einstein, una energía del vacío que no cambia con el tiempo. Otra es que sea algo dinámico, a veces llamado quintesencia, que podría variar a medida que el universo evoluciona. ESA menciona ambas posibilidades y recuerda que todavía no hay una respuesta definitiva.

Por qué al principio no aceleraba

Esta parte suele confundir, pero tiene una lógica elegante. En el universo temprano, la materia estaba mucho más concentrada que ahora. Y cuando la materia está más concentrada, su gravedad frena con más fuerza la expansión. Con el paso del tiempo, el universo se fue haciendo más grande, la materia quedó más dispersa y su efecto frenador perdió intensidad a gran escala. Si la energía oscura se mantiene aproximadamente constante por unidad de volumen, llega un momento en que gana la partida.

Dicho de otro modo: el universo no empezó acelerando porque, al principio, la gravedad de la materia era demasiado importante. La aceleración apareció más tarde, cuando el cosmos ya era lo bastante grande y poco denso como para que el efecto de la energía oscura dominara el panorama general. Esa es la razón de fondo por la que se habla de una aceleración tardía, no inicial.

Lo que sabemos y lo que todavía no sabemos

Aquí conviene separar con cuidado hechos de hipótesis. Lo que sí sabemos con mucha solidez es que el universo se expande y que esa expansión se aceleró en los últimos miles de millones de años; las observaciones de supernovas y otros datos cosmológicos respaldan esa idea. Lo que no sabemos todavía es la naturaleza exacta de la energía oscura. NASA la presenta abiertamente como uno de los grandes misterios de la ciencia, y ESA insiste en que aún desconocemos qué es realmente ese componente oscuro.

Por eso este tema resulta tan fascinante. No estamos ante una pregunta completamente cerrada, sino ante una zona fronteriza del conocimiento. La expansión acelerada del universo está observada; la causa última sigue siendo un enigma. Y precisamente por eso existen misiones y proyectos dedicados a medir con más precisión cómo ha cambiado la expansión a lo largo del tiempo.

La imagen mental más útil para entenderlo

Si sirve una comparación, imagina una piedra lanzada hacia arriba. Lo esperable sería que se frenara poco a poco por la gravedad. Ahora imagina que, en vez de frenarse cada vez más, en cierto punto empezara a alejarse más rápido por la acción de algo que empuja en sentido contrario. Eso es, salvando las distancias, lo que desconcertó a los astrónomos. El universo parecía comportarse de una forma menos intuitiva de lo esperado. No porque las galaxias estén “volando” por el espacio como metralla, sino porque el propio espacio se está estirando cada vez más deprisa.

Esa diferencia es importante. Cuando se habla de expansión acelerada del universo, no se quiere decir que las galaxias tengan motores ni que estén escapando de una explosión central. La idea moderna es que el tejido del espacio mismo se expande, y que esa expansión está siendo impulsada por una componente cósmica que, por ahora, llamamos energía oscura.

Lo más inquietante de todo: domina el universo, pero sigue siendo un misterio

Según las estimaciones citadas por ESA a partir de los resultados de Planck, la energía oscura representaría alrededor del 68% del contenido total de materia y energía del universo. Es una cifra enorme. Significa que la mayor parte del cosmos no está hecha de estrellas, planetas ni siquiera de materia oscura, sino de algo que todavía no entendemos bien.

Y ahí está el verdadero asombro del tema. La expansión acelerada del universo no es solo una curiosidad astronómica. Es una pista gigantesca de que el cosmos tiene una pieza fundamental aún sin identificar del todo. Sabemos cuándo empezó a imponerse. Sabemos cómo afecta al universo. Pero la gran pregunta sigue abierta: qué es, en realidad, eso que empuja al espacio a separarse más y más rápido.

FAQ:

1. ¿Por qué se acelera la expansión del universo?
La explicación más aceptada es la energía oscura, un componente desconocido que domina la expansión a gran escala.

2. ¿Desde cuándo se acelera el universo?
NASA indica que la aceleración comenzó unos 9 mil millones de años después del Big Bang, es decir, hace alrededor de 5 mil millones de años.

3. ¿Qué es la energía oscura?
Es el nombre que se da a la causa desconocida de la expansión acelerada del universo.

4. ¿Cómo descubrieron la expansión acelerada?
Mediante observaciones de supernovas de tipo Ia en los años noventa.

5. ¿Qué ganaron los científicos que hicieron ese descubrimiento?
El Premio Nobel de Física de 2011.

6. ¿La gravedad dejó de existir?
No. La gravedad sigue actuando, pero a gran escala la energía oscura domina el comportamiento global del universo.

7. ¿El universo siempre se expandió más rápido?
No. Al principio la gravedad frenaba la expansión; la aceleración apareció después.

8. ¿La energía oscura y la materia oscura son lo mismo?
No. NASA aclara que son misterios distintos: la materia oscura ayuda a mantener unidas las galaxias, mientras la energía oscura impulsa la expansión acelerada.

9. ¿Se sabe exactamente qué es la energía oscura?
No. Su naturaleza exacta sigue siendo desconocida.

10. ¿Qué porcentaje del universo sería energía oscura?
ESA cita estimaciones de alrededor del 68% del contenido total de materia y energía del universo.