BertJanssen-RelatividadGeneral-186

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en el centro de nuestra galaxia. Monitorizaciones de los movimientos de las estrellas cercanas han
revelado que en la vecindad de Sagitario A* hay una concentración de unos 4 millones de masas
solares en un radio de menos de 44 millones de kilómetros (menos que el radio de la órbita del
planeta Mercurio), lo que sólo se puede interpretar como un agujero negro supermasivo. Aún ası́,
las indicaciones de la existencia de estos fenómenos es solamente indirecta. La detección directa
de sobre todo ondas gravitacionales serı́a no sólo una confirmación importante de la relatividad
general, sino también abrirı́a una nueva ventana para entender la dinámica de la gravedad y la
estructura del universo.
Por otro lado sı́ tenemos confirmaciones más directas de las implicaciones cosmológicas de
las ecuaciones de Einstein, aunque aquı́ las predicciones no sólo van por cuenta de la relatividad
general, sino también de la fı́sica de partı́culas. Las ecuaciones de Einstein permiten un amplio
espectro de soluciones cosmológicas, sin precisar cuál de ellas realmente corresponde con nuestro
universo, pero el paradigma cosmológico sugerido por la teorı́a, en combinación con las actua-
les conocimientos de fı́sica de partı́culas, ha permitido a lo largo de la segunda mitad del Siglo
XX reproducir con bastante precisión ciertas observaciones cosmológicas, como la abundancia de
hidrógeno y helio en el universo y la temperatura del fondo cósmico de microondas. Pero gra-
cias a las observaciones precisas desde los años 1990, se han podido determinar los parámetros
cosmológicos con tanta precisión que ya podemos hablar de un Modelo Estándar Cosmológico,
en analogı́a con el Modelo Estándar de la fı́sica de partı́culas.
Pero también es verdad que es en la cosmologı́a donde quedan más preguntas abiertas. Una
de las cosas que hemos aprendido recientemente es que la materia observada directamente (es
decir en forma de estrellas, planetas, etc) sólo contribuye un 4, 6 % del contenido total de energı́a
en el universo. Las observaciones de la distribución de materia en galaxias y cúmulos de gala-
xias relevan que hay 5 veces más masa de la que vemos ópticamente. Hay fuertes indicaciones
de que esta materia oscura, que sólo podemos observar a través de sus efectos gravitatorios, no
es bariónica (es decir, no está hecha de protones y neutrones, como la materia que conocemos).
Pero incluso el conjunto de materia sólo forma una fracción del contenido total de energı́a del
universo: más preciso un 27, 6 % (4, 6 % visible y 23 % materia oscura). Los restante 71 % aparecen
en una forma desconocida, denominada energı́a oscura y es la responsable de la observada expan-
sión acelerada del universo. Las observaciones cosmológicas sugieren que esa energı́a oscura se
comporta muy parecido a una constante cosmológica, aunque es demasiado pronto para excluir
del todo otras posibilidades. En otras palabras, ¡menos del 5 % del contenido del universo viene
en forma conocida, mientras el 95 % es de un tipo que nunca ha sido detectado en un laboratorio!
Se suele interpretar la materia oscura como lagunas en los actuales modelos de fı́sica de
partı́culas y se espera que por ejemplo la supersimetrı́a pueda proporcionar candidatos para la
materia oscura (aunque hay también intentos de modificar las ecuaciones de Einstein, generando
un comportamiento distinto de la gravedad a escalas cósmicas, que explicarı́a los efectos obser-
vados sin tener que recurrir a la materia de un tipo desconocido). Por otro lado, el problema de
la energı́a oscura es de otro tipo, ya que en este caso ni siquiera sabemos de qué forma de energı́a
estamos hablando.
Si la energı́a oscura realmente resultara ser una constante cosmológica Λ (de todas las po-
sibilidades, la más familiar), seguirı́a la pregunta de qué representa esta Λ. La teorı́a cuántica
de campos predice una energı́a del vacı́o en forma de la energı́a del punto cero de los campos
cuánticos, que resultarı́a en una constante cosmológica efectiva. Sin embargo esta constante cos-
mológica serı́a 120 (!) órdenes de magnitud mayor que la energı́a oscura de nuestro universo. La
pregunta por lo tanto no es sólo qué representa la energı́a oscura observada, sino también por
qué la energı́a del vacı́o es tan baja en comparación con las predicciones de la teorı́a cuántica de
campos.
En realidad nos encontramos aquı́ en el umbral de un terreno completamente desconocido:
la gravedad cuántica. Toda la relatividad general (y la gran mayorı́a de la fı́sica explicada en
este curso) es puramente clásica y no toma en cuenta el caracter cuántico de la Naturaleza. Hay
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