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Cosmological Constraints on the DGP Model in light of DESI DR2 2025 Data

Utilizando los datos más recientes de DESI DR2 BAO combinados con otras sondas cosmológicas, este estudio encuentra que tanto los modelos DGP planos como los no planos están fuertemente desfavorecidos y no logran resolver la tensión de Hubble, ya que predicen una constante de Hubble significativamente menor que el valor de Planck $\Lambda$ CDM.

Autores originales: Xinyi Dai, Yupeng Yang, Yicheng Wang

Publicado 2026-07-13

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CC BY 4.0

Autores originales: Xinyi Dai, Yupeng Yang, Yicheng Wang

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina el Universo como un globo gigante que se expande. Durante décadas, los científicos han intentado averiguar exactamente qué tan rápido se está inflando este globo y qué fuerza invisible está soplando aire en él. La teoría actual, el "estándar de oro" llamado $\Lambda$ CDM, sugiere que el globo está siendo empujado por una energía misteriosa e inalterable llamada constante cosmológica. Pero hay un problema: cuando medimos la velocidad del globo utilizando diferentes herramientas, obtenemos respuestas distintas. Esta es la famosa "Tensión de Hubble".

Aquí entra el modelo DGP, una idea audaz y nueva propuesta por los físicos Dvali, Gabadadze y Porrati. En lugar de una energía invisible que empuja el globo, el DGP sugiere que todo nuestro universo 4D es solo una fina lámina (una "brana") flotando en un gigantesco océano 5D. En este escenario, la gravedad no está simplemente atrapada en nuestra lámina; en escalas muy grandes, comienza a "filtrarse" hacia esa dimensión extra. Se supone que este filtrado actúa como un motor natural, haciendo que el universo se acelere sin necesidad de una extraña energía oscura. Es una solución geométrica ingeniosa al misterio.

Pero, ¿funciona realmente esta idea de la lámina filtrante 5D cuando se pone a prueba contra los datos más precisos que tenemos? Un equipo de investigadores sometió recientemente al modelo DGP a la prueba de estrés definitiva utilizando los últimos datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), combinados con otras pistas cósmicas como explosiones de estrellas antiguas y el resplandor remanente del Big Bang.

El veredicto: El filtrado no funciona

Los resultados son un poco desalentadores para los fans del DGP. El estudio encontró que, si bien el modelo DGP es matemáticamente interesante, simplemente no encaja con los datos que realmente vemos.

Cuando los investigadores procesaron los números, el modelo DGP predijo que el universo se expande a una velocidad de aproximadamente 63.28 a 64.05 km s⁻¹ Mpc⁻¹. Para poner esto en perspectiva, el modelo estándar $\Lambda$ CDM (que se ajusta mucho mejor a los datos) predice una velocidad más cercana a 67.4 km s⁻¹ Mpc⁻¹. El modelo DGP no solo falla el tiro; de hecho, aleja la velocidad predicha aún más de las mediciones que obtenemos de las galaxias locales. En lugar de resolver la "Tensión de Hubble", el modelo DGP hace que el desacuerdo entre las diferentes mediciones sea aún peor.

Por qué falla el modelo

Los autores descubrieron que el modelo DGP tiene dificultades para convivir con dos tipos específicos de evidencia cósmica al mismo tiempo:

La "Foto de Bebé" (CMB): Los datos del Fondo Cósmico de Microondas nos dicen cómo era el universo cuando era un bebé.
El "Adolescente" (DESI BAO): Los nuevos datos de DESI miden cómo se está estirando el universo ahora mismo.

El modelo DGP intenta forzar las reglas para adaptarse a los datos del "adolescente", pero al hacerlo, rompe la "foto de bebé". Es como intentar usar un par de zapatos que te quedan perfectos en los pies, pero que son tan apretados que te aplastan los tobillos. El modelo no puede satisfacer simultáneamente las restricciones del universo temprano y del universo reciente.

El estudio también analizó si el universo podría estar curvado (como una silla de montar o una esfera) en lugar de ser plano. Incluso cuando permitieron este margen de maniobra adicional, el modelo DGP siguió fallando. Los datos sugieren una curva mínima y ligera (con un valor de 0.0088 ± 0.0016), pero este pequeño ajuste no fue suficiente para salvar la teoría. La "penalización" estadística por usar el modelo DGP fue enorme —tan enorme que el modelo estándar es abrumadoramente preferido.

Una prueba específica: El horizonte de sonido

Una parte complicada del análisis involucró el "horizonte de sonido", que es como una regla cósmica utilizada para medir distancias. Los investigadores probaron tres formas de usar esta regla:

Regla fija: Usando una longitud estándar.
Regla libre: Dejando que la longitud cambie para adaptarse a los datos.
Regla autoconsistente: Calculando la longitud basándose en la propia física del modelo DGP.

Cuando dejaron que la regla fuera "libre", el modelo DGP de repente pareció coincidir con las mediciones locales de la velocidad del universo (73.57 ± 1.10 km s⁻¹ Mpc⁻¹). Sin embargo, los autores advierten que esto es un truco. Para obtener este resultado, el modelo tuvo que inventar un universo extremadamente curvado que no tiene sentido físico. Una vez que obligaron al modelo a ser físicamente consistente (usando la regla "autoconsistente"), la velocidad cayó de nuevo a 64.05 ± 0.27 km s⁻¹ Mpc⁻¹, y la tensión regresó. Esto demuestra que el éxito aparente de la "regla libre" fue solo un vacío legal matemático, no una solución real.

La conclusión

El artículo concluye que el marco del DGP, aunque es una idea fascinante sobre la gravedad filtrándose en una quinta dimensión, queda descartado por los datos de alta precisión. No logra explicar la historia de la expansión del universo sin crear nuevos problemas. La transición de un universo que se ralentiza a uno que se acelera ocurrió mucho más tarde en el modelo DGP (en un desplazamiento al rojo de 0.41) en comparación con el modelo estándar (alrededor de 0.67), lo que sugiere que el motor de la "gravedad filtrante" es demasiado débil para impulsar la aceleración cósmica que observamos.

En resumen: el universo se está expandiendo, y aunque la idea de la gravedad filtrándose en un océano 5D es un concepto genial, las últimas mediciones de DESI y otros telescopios dicen: "Lo siento, así no es como se está inflando nuestro globo". El modelo estándar sigue siendo el campeón, y el modelo DGP se queda en la banca.

Resumen Técnico: Restricciones Cosmológicas del Modelo DGP a la luz de los Datos DESI DR2 2025

Planteamiento del Problema
La aceleración tardía del Universo sigue siendo un enigma central en la cosmología. Mientras que el modelo estándar $\Lambda$ CDM lo atribuye a una constante cosmológica, este enfrenta desafíos teóricos significativos, incluyendo el problema de la constante cosmológica y la persistente tensión de $\sim 5\sigma$ en la constante de Hubble entre las restricciones del Universo temprano (Planck) y las mediciones locales de la escalera de distancias. Las teorías de gravedad modificada, como el modelo de braneworld de Dvali–Gabadadze–Porrati (DGP), ofrecen una explicación geométrica alternativa donde la gravedad "se filtra" hacia una dimensión extra en escalas grandes, impulsando la aceleración sin necesidad de una constante cosmológica. Sin embargo, las restricciones previas sobre el marco DGP se vieron limitadas por las incertidumbres estadísticas y la cobertura de desplazamiento al rojo de los catálogos observacionales anteriores. Este estudio aborda si el modelo DGP puede proporcionar una descripción consistente de la evolución cósmica cuando se confronta con la precisión sin precedentes de los datos del Instrumento de Espectroscopía de Energía Oscura (DESI) DR2 (Data Release 2).

Metodología
Los autores realizan un análisis de verosimilitud conjunta sistemático de los modelos DGP planos y no planos utilizando un conjunto de datos unificado que comprende:

DESI DR2 BAO: Mediciones de Oscilaciones Acústicas de Bariones de más de 14 millones de galaxias y cuásares ( $z \approx 4.2$ ).
Cronómetros Cósmicos (CC): Mediciones directas de la tasa de expansión de Hubble $H(z)$ a partir de 32 galaxias en evolución pasiva.
Supernovas Tipo Ia (SNIa): La muestra Pantheon (1048 SNIa) utilizada como candelas estándar.
Prioris de Distancia del CMB: Verosimilitudes comprimidas de Planck 2018 (parámetro de desplazamiento $R$ , escala acústica $l_A$ y densidad bariónica $\omega_b$ ).

Una característica metodológica crítica es el tratamiento autoconsistente del horizonte de sonido. En lugar de fijar el horizonte de sonido en la época de arrastre ( $r_d$ ) a un valor fiduciario, los autores lo computan dinámicamente dentro del marco DGP para asegurar la consistencia entre los sectores del CMB y BAO. El análisis emplea métodos de Cadenas de Markov de Monte Carlo (MCMC) con prioris uniformes sobre los parámetros ( $\Omega_m, \Omega_{rc}, H_0, \Omega_k, \Omega_b h^2$ ). El rendimiento del modelo se evalúa utilizando el estadístico de $\chi^2$ mínimo y el Criterio de Información de Akaike (AIC) para comparar el modelo DGP contra la línea de base estándar de $\Lambda$ CDM.

Contribuciones Clave

Restricciones Actualizadas: El artículo proporciona las restricciones más estrictas hasta la fecha sobre los parámetros de DGP utilizando los últimos datos de DESI DR2, reduciendo significativamente los márgenes de error en comparación con estudios previos (por ejemplo, mejorando la precisión de $\Omega_{rc}$ en un factor de ~5 respecto a la Ref. [45]).
Análisis de Calibración del Horizonte de Sonido: El estudio investiga explícitamente el impacto del tratamiento del horizonte de sonido ( $r_d$ fijo vs. libre vs. $r_d=r_s$ autoconsistente). Demuestra que tratar $r_d$ como un parámetro libre infla artificialmente $H_0$ y la curvatura para coincidir con las mediciones locales, pero viola la consistencia física con la física del Universo temprano.
Evolución Dinámica: Los autores reconstruyen el parámetro de deceleración $q(z)$ y el desplazamiento al rojo de transición $z_t$ , ofreciendo una comparación dinámica entre las historias de expansión de DGP y $\Lambda$ CDM.

Resultados

Restricciones de Parámetros:
- DGP No Plano: $H_0 = 64.05 \pm 0.27$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ , $\Omega_m = 0.3264 \pm 0.0043$ , $\Omega_k = 0.0088 \pm 0.0016$ (indicando una preferencia de $\sim 5.5\sigma$ por un universo abierto), y un desplazamiento al rojo de transición $z_t \simeq 0.41$ .
- DGP Plano: $H_0 = 63.28 \pm 0.25$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ y $\Omega_m = 0.3303 \pm 0.0036$ .
Tensión de Hubble: En ambos escenarios, la $H_0$ inferida es significativamente menor que el valor de Planck $\Lambda$ CDM ( $67.4 \pm 0.54$ ). Consecuentemente, el marco DGP no logra aliviar la tensión de Hubble; en su lugar, exacerba la discrepancia con las mediciones locales de la escalera de distancias.
Comparación de Modelos: Los modelos DGP están fuertemente desfavorecidos por los datos actuales. Los valores de $\Delta$ AIC son $+101.821$ (no plano) y $+155.253$ (plano) respecto a sus respectivas líneas de base de $\Lambda$ CDM. Esta gran penalización estadística es impulsada primordialmente por la incapacidad del modelo DGP para acomodar simultáneamente las mediciones de distancia de DESI BAO y los prioris de distancia del CMB.
Dinámica: El modelo DGP predice un inicio retrasado de la aceleración cósmica ( $z_t \approx 0.41$ ) en comparación con $\Lambda$ CDM ( $z_t \approx 0.67$ ), lo que implica una aceleración tardía más débil y parámetros de deceleración $q(z)$ sistemáticamente más altos en bajos desplazamientos al rojo.

Significancia y Afirmaciones
El artículo concluye que el marco estándar de DGP es incapaz de satisfacer simultáneamente las restricciones observacionales del Universo temprano y tardío en la era de la cosmología de precisión. Si bien el modelo ofrece una alternativa geométrica a la energía oscura, los datos de alta precisión de DESI DR2, cuando se combinan con los prioris del CMB de manera autoconsistente, descartan el escenario DGP como una solución viable para las tensiones cosmológicas actuales. Los autores afirman que el modelo introduce inconsistencias adicionales en lugar de resolver las existentes. El trabajo sirve como una evaluación consolidada, demostrando que la historia de expansión modificada inherente al escenario de braneworld de DGP es insuficiente para explicar las observaciones cosmológicas actuales sin un refinamiento teórico significativo o extensiones.

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