¿Y si la energía oscura no existiera? Unos matemáticos desafían el modelo cosmológico estándar
Durante más de veinticinco años, la energía oscura ha sido la explicación aceptada para entender por qué el universo se expande cada vez más rápido. Ahora, un grupo de matemáticos sostiene que quizá nunca existió y que la respuesta podría haber estado todo este tiempo oculta en las ecuaciones de Einstein.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración conceptual del debate cosmológico actual: tres matemáticos contemplan dos explicaciones rivales para la expansión acelerada del universo: a la izquierda, el modelo cosmológico estándar ΛCDM, que atribuye el fenómeno a la energía oscura; a la derecha, la nueva propuesta basada en las ecuaciones de Einstein, según la cual la aceleración podría surgir de forma natural por inestabilidades presentes desde el Big Bang, sin necesidad de invocar una energía desconocida.
Hasta finales del siglo XX, los astrónomos creían tener bastante clara la historia del universo. Desde que Edwin Hubble demostrara en 1929 que las galaxias se alejan unas de otras, la comunidad científica asumía que el cosmos estaba en expansión, pero también que la gravedad debía actuar como un freno, ralentizando progresivamente ese crecimiento. Todo cambió en 1998.
Dos equipos independientes de investigadores —el High-Z Supernova Search Team, liderado por Brian Schmidt y Adam Riess; y el Supernova Cosmology Project, dirigido por Saul Perlmutter— estudiaron explosiones estelares extremadamente lejanas conocidas como supernovas de tipo Ia, utilizadas como referencias para medir distancias cósmicas.
Lo que encontraron fue desconcertante: aquellas supernovas aparecían más débiles de lo esperado. La única explicación posible era que el universo no estaba frenando su expansión, sino acelerándola. Para explicar esa fuerza repulsiva desconocida, los cosmólogos introdujeron el concepto de energía oscura, una idea tan revolucionaria que acabaría valiendo el Premio Nobel de Física de 2011 a los responsables del descubrimiento.
Una aceleración cósmica cósmica de la ecuaciones de Einstein
Durante más de un cuarto de siglo, la energía oscura ha ocupado el papel protagonista en el relato oficial del cosmos. Según el modelo cosmológico estándar, una misteriosa forma de energía, invisible y de naturaleza desconocida, constituye cerca del 70% del contenido del universo y es responsable de que la expansión cósmica se esté acelerando.
Sin embargo, un nuevo trabajo firmado por los matemáticos Christopher Alexander, Blake Temple y Zeke Vogler, de la Universidad de California en Davis (Estados Unidos) y la University College de Londres (Reino Uniudo), plantea una posibilidad radical: quizá no sea necesario invocar ninguna energía oscura para que las pizas del puzle encajen. Tal vez la aceleración observada sea una consecuencia natural de las propias ecuaciones de Einstein.
La propuesta, publicada en la revista Proceedings of the Royal Society A, no se basa en nuevas observaciones astronómicas ni en datos de telescopios. Se trata de una investigación puramente matemática. Pero precisamente por eso ha llamado la atención: cuestiona uno de los pilares conceptuales de la cosmología moderna desde los propios fundamentos de la relatividad general.
El ingrediente más misterioso del universo
Como ya hemos señalado, los equipos independientes que estudiaban explosiones de supernovas lejanas descubrieron algo inesperado: las galaxias parecían alejarse unas de otras cada vez más deprisa.
Aquello chocaba frontalmente con la intuición física. La gravedad debería actuar como un freno cósmico, ralentizando la expansión iniciada tras el big bang. Pero las observaciones indicaban exactamente lo contrario.
La solución adoptada por la cosmología fue recuperar una vieja idea de Albert Einstein: la constante cosmológica. Reinterpretada posteriormente como energía oscura, esta entidad actuaría como una especie de gravedad repulsiva capaz de acelerar la expansión del universo.
Desde entonces, el llamado modelo ΛCDM —Lambda-CDM— se ha convertido en la descripción estándar del cosmos. Funciona extraordinariamente bien para explicar una gran cantidad de observaciones. El problema es que nadie sabe qué es realmente la energía oscura.
➡️ «Es una de las mayores incógnitas de la física moderna», reconocen los propios autores del nuevo estudio.
Temple, profesor emérito de Matemáticas de la Universidad de California en Davis y autor principal del estudio, cree que la explicación dominante podría estar buscando la respuesta en el lugar equivocado. «La inestabilidad de todos los espacios-tiempo de Friedmann frente a una expansión acelerada sugiere una explicación más sencilla y más natural para la aceleración del universo que la energía oscura», sostiene. Dicho en otras palabras, los autores sostienen que la aceleración del universo podría ser una consecuencia natural de las ecuaciones de Einstein y de las condiciones iniciales del Big Bang, sin necesidad de recurrir a la existencia de una energía oscura que impregne todo el cosmos.
Recreación artística del universo primitivo, cuando las primeras galaxias vivían una intensa explosión de formación estelar. Algunos cosmólogos creen que las condiciones surgidas en esta época temprana podrían ayudar a explicar la expansión acelerada del universo sin necesidad de recurrir a la energía oscura. Ilustración: A. Schaller (STScI).
Una pregunta incómoda
Temple y sus colaboradores llevan años planteando una cuestión aparentemente sencilla: ¿y si el problema no estuviera en las ecuaciones de Einstein, sino en las soluciones que estamos utilizando?
La cosmología moderna descansa sobre las llamadas soluciones de Friedmann, obtenidas en la década de 1920 por el matemático ruso Alexander Friedmann. Estas soluciones describen un universo homogéneo e isotrópico: a gran escala, el cosmos tendría el mismo aspecto en cualquier dirección y desde cualquier punto.
Ese planteamiento ha resultado muy exitoso. Pero los autores sostienen que existe un aspecto que no se había estudiado con suficiente profundidad: la estabilidad de estas soluciones en los instantes cercanos al big bang.
La pregunta es crucial. Si una solución matemática es inestable, pequeñas perturbaciones pueden hacer que evolucione hacia estados muy diferentes con el paso del tiempo.
Y eso es en concreto lo que el nuevo trabajo afirma haber demostrado.
Un universo en equilibrio precario
Utilizando una reformulación matemática de las ecuaciones de Einstein y de la dinámica de la materia cósmica, los investigadores analizaron cómo se comportan pequeñas perturbaciones radiales surgidas en el momento del big bang.
Su conclusión es contundente: el universo plano de Friedmann —la versión considerada durante décadas como el modelo estándar ideal— sería intrínsecamente inestable.
En términos sencillos, el universo superuniforme que suele utilizarse como punto de partida cosmológico se parecería más a una pelota situada en la cima de una colina que a una descansando en el fondo de un valle. Basta una perturbación mínima para que abandone ese estado idealizado.
Temple utiliza una imagen mucho más cotidiana para explicarlo:
🗣️ «Todas las fuerzas están en equilibrio cuando un lápiz se sostiene sobre su punta, así que es una solución de las ecuaciones. Pero es inestable. Basta una ligera corriente de aire para que se caiga».
Los espacios-tiempo de Friedmann son inestables
Según los cálculos, esas desviaciones no solo existirían, sino que crecerían de forma natural como consecuencia de las propias ecuaciones de la relatividad general.
«Nuestras matemáticas demuestran que los espacios-tiempo de Friedmann —los modelos matemáticos que describen la expansión cósmica— son inestables tanto a pequeñas como a grandes escalas de longitud en el big bang, lo que los convierte en la solución más inestable de todas», afirma Temple.
La consecuencia más llamativa es que dichas perturbaciones pueden producir fases de expansión acelerada sin necesidad de introducir energía oscura ni una constante cosmológica.
Para el matemático estadounidense, esta conclusión tiene implicaciones profundas.
«Las soluciones inestables en física y en ciencia se consideran no físicas. Nunca las observarás en la naturaleza», asegura Temple.
Los restos de la supernova G292.0+1.8, en la Vía Láctea, recuerdan el universo violento que siguió al Big Bang. Fenómenos como este ayudaron a moldear el cosmos primitivo cuya evolución intenta explicar el nuevo estudio. Cortesía: NASA/CXC/SAO
Una aceleración que nació en el big bang
La idea central del estudio es que el origen de la aceleración cósmica podría encontrarse mucho más atrás de lo que suele suponerse.
En lugar de atribuir el fenómeno a una sustancia misteriosa que domina el universo en épocas recientes, los autores proponen que todo comenzó en los primeros instantes de la historia cósmica.
Sus ecuaciones muestran que ciertas perturbaciones de baja densidad —regiones ligeramente menos densas que el modelo estándar— evolucionan de manera peculiar. Primero se alejan de manera progresiva del comportamiento previsto por las soluciones clásicas de Friedmann y generan una expansión acelerada. Después, a tiempos muy largos, vuelven a aproximarse de forma gradual a esas mismas soluciones.
En otras palabras, la aceleración sería un fenómeno dinámico emergente, no el efecto de una nueva forma de energía.
Para los autores, esta posibilidad resulta muy atractiva, porque surge directamente de las ecuaciones originales de Einstein, sin añadir ingredientes adicionales.
Una vieja intuición que regresa
La hipótesis no aparece de la nada.
Desde hace décadas, algunos cosmólogos han explorado la posibilidad de que ciertas irregularidades a gran escala puedan imitar los efectos atribuidos a la energía oscura. Sin embargo, muchas de esas propuestas encontraron dificultades para reproducir de manera simultánea todas las observaciones disponibles.
Temple y sus colaboradores llevan desarrollando variantes de esta idea desde hace más de quince años. Ya en trabajos anteriores habían sugerido que las ondas de expansión generadas en el universo primitivo podrían producir aceleraciones aparentes semejantes a las observadas en las supernovas lejanas.
El arquetipo comenzó a tomar forma hace años.
🗣️ «Nuestra primera idea fue que quizá el cosmos se estaba expandiendo porque existía una onda de choque, y que la aceleración anómala era la onda expansiva que seguía a ese frente de choque —recuerda Temple. Y añade—: Después nos dimos cuenta de que existe una familia de soluciones autosimilares durante la época radiativa del big bang que podría modelar esa onda expansiva».
El nuevo artículo pretende proporcionar el soporte matemático más sólido hasta la fecha para esta línea de investigación.
¿Desaparece entonces la energía oscura?
No tan rápido.
Aunque el trabajo es técnicamente impresionante, la mayoría de los cosmólogos no considerarán que la energía oscura haya sido descartada.
La razón es sencilla: demostrar que un mecanismo matemático puede generar aceleración no equivale a demostrar que sea el mecanismo real que opera en nuestro universo.
El modelo ΛCDM no se apoya únicamente en las supernovas. También explica con gran precisión las observaciones de la radiación de fondo de microondas, la distribución de galaxias, las oscilaciones acústicas bariónicas —las huellas fósiles de ondas de presión que recorrieron el universo primitivo cuando este era una mezcla caliente de materia y radiación— y muchos otros fenómenos.
La verdadera prueba para cualquier alternativa consiste en reproducir de modo simultáneo todo ese conjunto de datos.
Los autores son conscientes de la contundencia de sus conclusiones.
🗣️ «Demostramos que, al igual que ocurría con el modelo estático de Einstein, todos los espacios-tiempo de Friedmann son inestables frente a perturbaciones radiales a grandes escalas —explica Temple. Y va aún más lejos: Esto parece descartar el modelo Lambda-CDM como una solución estable y viable de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, con o sin energía oscura».
Los propios autores reconocen implícitamente este desafío. Su trabajo se centra en establecer el marco matemático y demostrar la existencia de estas soluciones inestables. La confrontación detallada con las observaciones requerirá investigaciones posteriores.
Una crítica al modelo estándar
Más allá de la cuestión de la energía oscura, el estudio lanza un mensaje más profundo.
Alexander, Temple y Vogler sostienen que el universo plano de Friedmann podría ser un estado demasiado idealizado para representar un cosmos real. Si ese modelo es inestable desde el propio big bang, argumentan, resultaría poco plausible que el universo observable hubiera permanecido exactamente en esa configuración durante miles de millones de años.
Según Temple, la consecuencia observacional de esta inestabilidad sería clara:
🗣️ «Esto significa que el big bang debería parecerse, en términos generales, exactamente a un espacio-tiempo de Friedmann cerca del centro de simetría, pero que, de forma también general, deberían observarse aceleraciones que se alejan del comportamiento de Friedmann lejos de ese centro».
Desde esta perspectiva, las aceleraciones observadas no serían anomalías que exigen introducir una nueva forma de energía, sino manifestaciones naturales de una inestabilidad presente desde el nacimiento mismo del universo.
Es una interpretación provocadora. Y precisamente por ello seguramente generará debate.
Concepto artístico del telescopio espacial Euclid, la misión europea diseñada para cartografiar miles de millones de galaxias y desentrañar la naturaleza de la energía oscura. Observaciones como las de Euclid serán fundamentales para comprobar si la aceleración de la expansión del universo se debe realmente a una forma desconocida de energía o, como sugiere el nuevo estudio matemático, puede explicarse mediante las propias ecuaciones de Einstein. Cortesía: ESA
El valor de las ideas incómodas
La historia de la cosmología está llena de conceptos que parecían inamovibles hasta que nuevas observaciones o nuevas matemáticas obligaron a replantearlos.
La energía oscura sigue siendo hoy la explicación dominante de la aceleración cósmica. Ninguna alternativa ha logrado todavía destronarla. Pero también es cierto que, veintisiete años después de su descubrimiento, seguimos sin saber qué es realmente.
La propuesta también reabre otro debate clásico de la cosmología: el principio copernicano, según el cual la Tierra no ocupa una posición privilegiada en el universo.
«Tanto el modelo Lambda-CDM como un espacio-tiempo esféricamente simétrico generan un lugar especial en el que debemos encontrarnos para que el modelo resulte físicamente plausible —señala Temple—. Si este principio descarta uno de ellos, también debería descartar el otro».
El nuevo trabajo de la Universidad de California en Davis no ofrece una respuesta definitiva. Lo que propone es algo quizá igual de importante: una nueva forma de formular la pregunta.
¿Está el universo acelerándose porque existe una extraña energía oscura que llena el espacio? ¿O porque las propias ecuaciones de Einstein esconden dinámicas más complejas de lo que habíamos imaginado?
Por ahora nadie tiene la respuesta. Pero si la historia de la ciencia enseña algo, es que las grandes revoluciones suelen comenzar precisamente así: con una duda matemática aparentemente abstracta que acaba poniendo en cuestión todo lo que creíamos saber sobre el universo, la relatividad general y el big bang. ▪️(29-mayo-2026)
ASTRONOMÍA Y COSMOLOGÍA
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Energía Oscura y Universo
🌌 ¿Este estudio demuestra que la energía oscura no existe?
No. El trabajo propone una alternativa matemática para explicar la aceleración cósmica, pero no refuta definitivamente la existencia de la energía oscura.
🌌 ¿Qué es la expansión acelerada del universo?
Es el fenómeno por el cual las galaxias se alejan unas de otras cada vez más rápido a medida que transcurre el tiempo cósmico.
🌌 ¿Qué es el modelo ΛCDM?
Es el modelo cosmológico estándar que combina materia ordinaria, materia oscura y energía oscura para explicar la evolución del universo.
🌌 ¿Por qué este estudio genera debate?
Porque cuestiona algunos de los supuestos fundamentales utilizados durante décadas para describir la evolución del cosmos.
🌌 ¿La teoría de Einstein sigue siendo válida?
Sí. De hecho, el nuevo trabajo se basa completamente en las ecuaciones originales de la relatividad general formuladas por Albert Einstein.
Información facilitada por la UC Davis
Fuente: C. Alexander, B. Temple, Z. Vogler. The instability of critical and underdense Friedmann spacetimes at the Big Bang as an alternative to dark energy. Proceedings of the Royal Society A (2026). DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.2025.0912
