¿Y si la expansión del Universo no es constante en el tiempo porque el espacio es “viscoso”?

Hace unos meses, Joshua Frieman, profesor emérito de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago, dijo: “Ahora sabemos con precisión cuánta energía oscura hay en el universo [70%], pero desconocemos su naturaleza física”. El modelo estándar Lambda-CDM ha sostenido desde hace décadas que la energía oscura, aquella que impulsa la expansión del universo, es una constante. Sin embargo, estudios recientes sugieren que la aceleración de la expansión del universo podría no ser constante, ya que la energía oscura parece estar evolucionando con el tiempo. ¿Cómo exactamente? Habría que aclarar primero qué es realmente esta energía oscura, su naturaleza y su origen, y la comunidad científica está dispuesta a escuchar todas las propuestas.

Pues bien, hace poco, un paper planteó una idea algo fuera de lo convencional: ¿y si abordamos el espacio como un medio físico con propiedades viscoelásticas? “Exploramos un modelo fenomenológico de energía oscura en el que el espacio mismo se trata como una brana elástica con una tensión uniforme”, indica el trabajo en espera de ser revisado por pares y publicado en una revista académica.

La viscosidad del universo

La propuesta de Muhammad Ghulam Khuwajah Khan, investigador del Instituto Indio de Tecnología (IIT) Jodhpur, postula que, si consideramos el espacio tridimensional como un “brana elástica” con una tensión uniforme, entonces podemos describir parte de la energía oscura como un fluido de fonones espaciales longitudinales que habitan esa brana. En física de sólidos, los fonones son las vibraciones colectivas de los átomos en un cristal, como resultado de compresiones y expansiones. En el nuevo enfoque del doctor Ghulam, estas vibraciones longitudinales actúan como ondas sonoras del vacío, provocando un efecto viscoso que ralentiza la expansión del cosmos lo suficiente para igualar lo detectado por instrumentos como DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument).

Un aspecto fundamental del modelo es que, en lugar de asumir que la energía oscura se comporta como un fluido perfecto sin fricción, el autor introduce una presión viscosa que obedece a una ley de relajación tipo Maxwell. Esto implica que la respuesta del medio a la expansión del Universo no es instantánea, sino que tiene un tiempo característico de ajuste que depende de la tasa de expansión (la constante de Hubble). De este modo, el espacio viscoso puede mostrar comportamientos transitorios que no son posibles en modelos más simples, como Lambda-CDM.

Al aplicar esta formulación al análisis cosmológico, el autor analiza cómo varía a lo largo del tiempo la relación entre la presión y la densidad de la energía oscura. En muchos modelos tradicionales, esta relación se asume constante o con una forma sencilla; aquí, sin embargo, emerge de la dinámica del medio viscoelástico. En particular, el paper muestra cómo los cálculos de este modelo resultan compatibles con lo que mide DESI, uno de los instrumentos más avanzados para cartografiar la estructura a gran escala del Universo.

Una hipótesis con turno de espera

En lugar de imaginar la energía oscura como una nueva partícula, un campo escalar exótico o simplemente una constante cosmológica, el investigador sugiere que la propia estructura del espacio-tiempo puede comportarse como un medio físico con propiedades internas. El término “fonones espaciales” no debe tomarse literalmente como ondas en un sólido convencional, sino como una herramienta matemática inspirada en medios continuos que permite describir cómo respondería el espacio frente a la expansión.

Una ventaja de la propuesta es que conecta conceptos familiares de física de materiales con cosmología, ofreciendo un puente entre dos campos que rara vez dialogan. Sin embargo, al igual que otras hipótesis de energía oscura, será crucial confrontarla con datos observacionales precisos. Instrumentos como DESI y el telescopio espacial Euclid estarán proporcionando medidas cada vez más detalladas de cómo se expande el Universo y cómo se distribuyen las galaxias, lo que permitirá descartar o confirmar la hipótesis del doctor Ghulam.