Estudio teórico y observacional de la energía oscura

Abstract

La primera evidencia observacional de la aceleración cósmica fue en 1998, cuando un grupo de colaboradores encabezados por Adam Riess, Perlmutter, Schmidt la observaron usando supernovas de tipo Ia (SN Ia) conocidas como candelas estándares en el Universo. Desde entonces la expansión acelerada del Universo ha sido confirmada por diferentes e independientes observaciones usando diversas técnicas que involucran objetos astrofísicos. Desde ese momento los científicos han trata- do de darle una explicación a este problema, conocido como el problema de la energía oscura DE (dark energy por sus siglas en inglés). Este problema nos ha llevado a adoptar el modelo estándar de cosmología llamado (por sus siglas en inglés) ΛCDM el cuál contiene materia oscura fría más una constante cosmológica propuesta anteriormente por Albert Einstein. A pesar de ser un modelo exitoso para describir la dinámica del Universo en diferentes etapas, confronta algunos problemas, entre los más importantes se encuentra la diferencia de 120 ordenes de magnitud entre el valor de Λ que predice la teoría y lo que se observa. Por esta razón han surgido modelos alternativos para tratar de explicar este y otros problemas. Una de las preguntas más importantes acerca de la expansión acelerada del Universo es saber si la DE puede evolucionar en el tiempo o ha per- meado el Universo de manera constante desde sus inicios, tal y como predice el modelo estándar de cosmología. De esta forma, en un poco más de 20 años la DE se ha situado como uno de los problemas más relevantes de la ciencia moderna. Como consecuencia este trabajo está enfocado en el estudio de la DE desde perspectivas diferentes y complementarias. Es esencial obtener una teoría que pueda describir el funcionamiento de la aceleración cósmica, así que analizaremos ciertos modelos que producen una expansión acelerada en el Universo en la actualidad. Además, propon- dremos un modelo basado en dimensiones extras, capaz de reproducir una expansión acelerada del Universo, sin necesidad de recurrir a energía oscura. Por otro lado, los modelos estudiados en este trabajo serán confrontados contra diversas pruebas, realizadas a través de diferentes observaciones astrofísicas. Entre las más importantes se encuentran los sistemas lentes gravitacionales fuertes SLS (strong lensing systems), las mediciones de cronómetros cósmicos H(z), oscilaciones acústicas de bariones (BAO, baryon acoustic oscillations) y SN Ia. Finalmente, haciendo uso de un análisis de datos estadísticos, estudiaremos y compararemos los diferentes modelos de DE presentados en este trabajo, y destacaremos los resultados más relevantes que obtuvimos en esta investigación.