Imagínese sacar todo de las regiones más profundas del vacío cósmico. Tomemos como ejemplo la materia ordinaria, los neutrinos, la materia oscura, los rayos cósmicos y la radiación. Lo que queda parece no ser más que espacio vacío. Puede parecer contradictorio, pero estos vastos vacíos están llenos de vacíos en el espacio-tiempo. Y lo más importante es que ese vacío en realidad no es nada.
Hay algo fundamental en el vacío del espacio-tiempo. Es difícil describirlo con precisión en el lenguaje cotidiano, pero los físicos se refieren a estos componentes subyacentes como campos cuánticos. En la teoría cuántica de campos, las partículas que componen nuestro mundo, como los electrones, los top quarks, los neutrinos e incluso la materia oscura, no son objetos independientes en el sentido habitual. Lo que llamamos partículas son en realidad expresiones visibles de algo más profundo.
Esta estructura profunda es el campo mismo. Cada tipo de partícula tiene un campo asociado. Estos campos penetran cada centímetro cúbico de espacio y tiempo. Han existido desde el Big Bang y abarcan todo el universo.
Cuando observamos una partícula, como un electrón que se mueve por el espacio, en realidad detectamos una onda o vibración en su campo subyacente. La partícula es una excitación viajera de ese campo. Incluso si se eliminaran todas las partículas, los campos aún permanecerían.
Origen de la energía del vacío y la energía oscura.
Estos campos también tienen energía. Debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, un vacío no puede estar completamente desprovisto de energía. Cuando los físicos intentan calcular cuánta energía hay en el espacio vacío, los resultados pueden variar desde valores extremadamente grandes hasta teóricamente infinitos… lo cual es otro episodio.
Lo importante es que esta energía del vacío crea un efecto mensurable. Este efecto se conoce como “energía oscura”, el nombre que los científicos usan para describir la expansión acelerada del universo.
Las observaciones muestran que la cantidad real de energía del vacío es relativamente pequeña, aunque no es cero. En la mayoría de los entornos del universo, su efecto es insignificante. Las regiones llenas de materia dominan completamente el comportamiento local del espacio.
Aquí, en la Tierra, por ejemplo, la materia es tan densa que la energía oscura no tiene ningún efecto perceptible. Si la energía oscura desapareciera repentinamente, la física cotidiana permanecería sin cambios. Un camino de béisbol lanzado será idéntico. Tu burrito seguirá cocinándose exactamente al mismo ritmo en el microondas. Nada en la vida cotidiana será diferente.
Donde la energía oscura domina el universo
La misma situación se aplica en gran parte del universo. Las galaxias, los cúmulos de galaxias, los filamentos y las paredes de la red cósmica son regiones ricas en materia. En este entorno, la energía oscura casi no juega ningún papel.
El vacío cósmico es diferente.
Los vacíos son grandes regiones donde la materia está esencialmente ausente. En estos casos el vacío espacio-temporal se vuelve dominante. Si pudieras situarte en medio de un vacío cósmico, efectivamente estarías rodeado de energía oscura.
De hecho, el vacío es donde la energía oscura realiza su trabajo más importante. La expansión acelerada del universo no ocurre dentro de regiones densas como galaxias o cúmulos. En cambio, tiene lugar en un vasto vacío.
El vacío cósmico se está expandiendo.
Los vacíos cósmicos no son sólo vacíos en la estructura del universo. Están creciendo activamente. La energía oscura empuja el espacio hacia afuera, expandiendo los vacíos y presionando contra la red cósmica circundante.
Con el tiempo, este proceso desintegra lentamente la estructura a gran escala del universo. La compleja red de galaxias, cúmulos y filamentos que ven los astrónomos hoy no durará para siempre. Durante los próximos 5-10-20 mil millones de años, el número exacto no importa, la red cósmica se desvanecerá lentamente a medida que el vacío en expansión lo aleje todo más.
¿Por qué el espacio vacío nunca está realmente vacío?
En ese sentido, los vacíos cósmicos están lejos de estar vacíos. Están llenos de energías sutiles de campos cuánticos. Esa fuerza afecta a todo el universo, impulsando su expansión acelerada.
Los huecos son la única zona donde este efecto se vuelve dominante, precisamente porque no contienen casi nada.
Entonces sí, los vacíos cósmicos están vacíos de materia. Así es como los astrónomos los detectan y miden. Pero su falta de materia significa que están llenos de energía oscura.
No importa a dónde viaje en el universo, a la galaxia más cercana o al interior más profundo del vacío, nunca estará realmente solo.
