Constante Cosmológica
La constante cosmológica es un término adicional en las ecuaciones de campo de Einstein, proporcional a la métrica, que se comporta como una densidad de energía uniforme del espacio vacío e impulsa una expansión cósmica acelerada.
Definition
La constante cosmológica, denotada Lambda, es un término constante añadido a las ecuaciones de campo de Einstein que contribuye con una densidad de energía uniforme y una presión negativa de igual magnitud al vacío, equivalente a la forma más simple de energía oscura.
Scope
Este tema cubre la forma algebraica del término de la constante cosmológica y su consistencia con la conservación de la energía-momento, su interpretación como energía de vacío con presión negativa, la motivación original de Einstein para un universo estático y su posterior retractación, su resurgimiento para explicar la aceleración cósmica observada, y el problema de la constante cosmológica de su enorme discrepancia con las estimaciones de la teoría cuántica de campos.
Core questions
- ¿Por qué se puede añadir un término constante a las ecuaciones de Einstein sin violar las leyes de conservación?
- ¿Cómo produce una constante cosmológica una expansión acelerada en lugar de desacelerada?
- ¿Por qué el valor observado es mucho menor de lo que predice la teoría cuántica de campos?
Key concepts
- Término Lambda
- Densidad de energía del vacío
- Presión negativa
- Expansión acelerada
- Energía oscura
- Problema de la constante cosmológica
Key theories
- Interpretación de la energía del vacío
- Una constante cosmológica es equivalente a una densidad de energía de vacío uniforme con una presión igual a menos esa densidad, por lo que contribuye con un efecto gravitacional repulsivo que acelera la expansión del universo.
- Problema de la constante cosmológica
- La teoría cuántica de campos predice una energía de vacío muchas decenas de órdenes de magnitud mayor que el pequeño valor observado, una discrepancia inexplicada que es uno de los enigmas más profundos que conectan la gravedad y la física cuántica.
Clinical relevance
Las observaciones de supernovas distantes, el fondo cósmico de microondas y la estructura a gran escala son consistentes con una pequeña constante cosmológica positiva que constituye la mayor parte del presupuesto energético actual del universo; si es una verdadera constante o una energía oscura dinámica es una cuestión central de la cosmología observacional.
History
Einstein introdujo Lambda en 1917 para obtener un universo estático, luego lo abandonó tras el descubrimiento de Hubble de la expansión cósmica, según se informa, llamándolo su mayor error; regresó decisivamente en 1998 cuando los estudios de supernovas revelaron que la expansión se está acelerando, reviviendo la constante como el modelo principal de energía oscura.
Debates
- Constante versus energía oscura dinámica
- Si la aceleración cósmica es causada por una verdadera constante cosmológica o por un campo de evolución lenta (quintaesencia) está abierto a la observación; distinguirlos requiere una medición precisa de cómo cambia la densidad de energía oscura, si es que lo hace, a lo largo del tiempo cósmico.
Key figures
- Albert Einstein
- Willem de Sitter
- Sean Carroll
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Seminal works
- carroll2001
- carroll2004
Frequently asked questions
- ¿Es la constante cosmológica lo mismo que la energía oscura?
- La constante cosmológica es la forma más simple posible de energía oscura, una energía de vacío con una densidad fija; 'energía oscura' es el término más amplio que también incluye modelos dinámicos, por lo que todas las constantes cosmológicas son energía oscura, pero no toda la energía oscura tiene por qué ser una constante.
- ¿Por qué se consideró un error añadir la constante?
- Einstein la añadió para forzar un universo estático, la suposición predominante en ese momento; si hubiera confiado en las ecuaciones sin modificar, podría haber predicho la expansión cósmica antes de que fuera observada, por lo que más tarde lamentó la decisión, aunque el término resultó ser real después de todo.