Cotas observacionales sobre modelos de energía oscura interactuantes con materia oscura

Abstract

Before 1998 the most accepted cosmological model (the Big Bang model) was composed of dark matter, baryonic matter and radiation. In addition, it was considered with zero spatial curvature and in expansion slowed down. However, through observations of the luminosity of supernova type it was discovered that the Universe has recently expanded rapidly, which contradicts the model of the Big Bang. To explain the cause of this acceleration, cosmologists introduced a new component of matter called dark energy. In this way, the Big Bang model was replaced by the Constant Cosmology Model - Cold Obscure Matter (?CDM), which considers that the cosmological constant (assuming the role of dark energy) constitutes 70% of the energy density of the Universe, dark matter 23%, baryons 4% and radiation 0.05%. The new theory is capable of predicting with great precision the cosmological observations. However, this model has two major problems: that of the cosmological constant and that of cosmic coincidence. The first one consists of the fact that the observed cosmological constant density is 10 117 times smaller than the theoretical prediction made by quantum field theory. The second has to see with the ratio between the densities of dark matter and cosmological constant, which casually are of the same order of magnitude at present, even though up to 5000 million years ago they were quite different. Because of these problems, cosmologists have proposed alternative models to the ?CDM model.

Antes de 1998 el modelo cosmológico más aceptado (el modelo del Big bang) estaba compuesto de materia oscura, materia bariónica y radiación. Además, se consideraba con curvatura espacial cero y en expansión desacelerada. Sin embargo, a través de las observaciones de la luminosidad de supernovas tipo Ia se descubrió que el Universo se expande recientemente de forma acelerada, lo que contradice al modelo del Big Bang. Para explicar la causa de esta aceleración, los cosmólogos introdujeron una nueva componente de materia llamada energía oscura. De esta manera, el modelo del Big Bang fue sustituido por el modelo Constante Cosmológica - Materia Obscura Fría (?CDM, por sus siglas en ingles), el cual considera que la constante cosmológica (que asume el rol de energía oscura) constituye el 70 % de la densidad de energía del Universo, la materia obscura el 23 %, los bariones el 4 % y la radiación 0.05 %. La nueva teoría es capaz de predecir con gran precisión las observaciones cosmológicas. No obstante, este modelo tiene dos grandes problemas: el de la constante cosmológica y el de la coincidencia cósmica. El primero de ellos consiste en el hecho de que la densidad de constante cosmológica observada es 10 117 veces más pequeña que la predicción teórica hecha por la teoría cuántica de campos. El segundo tiene que ver con la razón entre las densidades de materia oscura y de constante cosmológica, que casualmente son del mismo orden de magnitud en la actualidad, a pesar de que hasta hace 5000 millones de años en fueron bastante distintas. A causa de estos problemas, los cosmólogos han propuesto modelos alternativos al modelo ?CDM.