El lado oscuro del universo
El universo, tan majestuoso que a veces al
mayor científico le puede producir miedo, ¿qué es lo que hay más haya de nuestra visión? ¿Qué es lo que se oculta?
Probablemente nuestra raza humana jamás lo sabrá ni lo vera. Pero acá lo que
nos atañe es que es esa luz, a que distancia estamos como la medimos?
La luz de unas estrellas que explotaron hace
miles de millones de años reveló recientemente que 75% del Universo está hecho
de una forma de energía nunca antes detectada, que produce repulsión
gravitacional y acelera la expansión del Universo.
DIME CUANTO BRILLAS Y TE DIRE A QUE DISTANCIA ESTAS
A
veces suponemos erróneamente que las estrellas que brillan mucho están cerca y
las que no están lejos, pero ¿qué
tanto sabemos de física? ¿Cómo
saber si estamos en lo correcto? Los
astrónomos usan el mismo método para determinar las distancias más grandes en
el Universo, pero lo hacen con más conocimiento. Pueden medir luminosidades con
toda precisión y saben exactamente cuánto se atenúa la luz con la distancia (un
mismo objeto al doble de la distancia se ve cuatro veces más tenue; al triple,
nueve veces más tenue y al cuádruple, 16…). Lo único que necesitan para saber a
qué distancia se encuentra una galaxia es localizar en ella algún objeto cuya
luminosidad intrínseca se conozca: un objeto que sirva como patrón de
luminosidad.
LO QUE ESTA ESCRITO EN EL CIELO
Usando el primer patrón de
luminosidad que sirvió para medir distancias intergalácticas el astrónomo
estadounidense Edwin Hubble calculó en 1929 las distancias de alrededor de 90
“nebulosas espirales”, hoy conocidas
como galaxias Luego
comparó sus datos con los estudios de velocidad de las galaxias, que habían
hecho otros astrónomos. Resulta que la luz de una galaxia también puede
decirnos a qué velocidad se acerca o se aleja de nosotros. La luz de una galaxia se ve más roja cuando ésta se
aleja y más azul cuando se acerca. El grado de enrojecimiento de la luz de una
galaxia debido a la velocidad con que se aleja se llama corrimiento al rojo, y
se puede medir con precisión.
Los astrónomos de principios del siglo XX creían que
encontrarían los mismos rasgos entre las galaxias. En vez de eso descubrieron
que todas (menos las más cercanas) presentan corrimiento al rojo. Es decir, las
galaxias se alejan entre sí.
Cuando, en 1929, Hubble comparó los datos de
corrimiento al rojo con los de distancia, se llevó el susto de su vida: los
datos se acomodaban en recta, lo cual indica que cuanto más lejos está una
galaxia, más rápido se aleja y que la relación entre distancia y velocidad es
una simple proporcionalidad directa: una galaxia al doble de la distancia se
aleja al doble de la velocidad, una al triple, al triple… Ésta es la llamada ley de Hubble, y
se interpreta como signo de que el Universo se está expandiendo.
El descubrimiento de Hubble condujo al poco tiempo a
la teoría del Big Bang del origen del Universo. Si las
galaxias se están separando, en el pasado estaban más juntas. En un pasado estaban
concentradas en una parte muy pequeña y muy caliente —no eran galaxias, sino
una mezcla densa de materia y energía—.
En 1965, Arno
Penzias y Robert Wilson, dos físicos que estaban probando una antena de
comunicación satelital, detectaron un ruidito persistente que no podían
explicar. Éste resultó ser el rastro del violento origen del Universo. Hoy se
llama radiación de fondo, y
sirvió para convencer a casi todo el mundo de la teoría del Big Bang.
POCO O
MUCHO
Una de las predicciones más
importantes del modelo inflacionario atañe a la geometría del espacio. Caben
tres posibilidades. Si el espacio es plano,
los ángulos de un triángulo trazado entre cualesquiera tres puntos sumarán 180
grados. Esto es lo que todo el mundo hubiera esperado antes de 1916, cuando
Albert Einstein publicó la teoría general de la relatividad, Esta teoría
permite otras dos posibilidades insólitas: si el espacio tiene curvatura positiva, como una esfera, los ángulos de un
triángulo suman más de 180 grados, si tiene curvatura
negativa, como una silla de montar, menos. Todo depende de qué tan
fuerte jale la fuerza de gravedad total del Universo, o en otras palabras, de
cuánta materia y energía contenga éste en total:
1. poca materia y energía = curvatura negativa
2. ni mucha ni poca = geometría plana
3. mucha = curvatura positiva
Si bien las observaciones indicaban que había tan poca
materia que el Universo debía tener curvatura negativa, la teoría —el modelo
inflacionario que tanto les gustaba a los cosmólogos— exigía que el cosmos
fuera de geometría plana.
De una cosa no cabía la menor duda: en cualquiera de
los tres casos, la fuerza de gravedad —una fuerza de atracción, que tira hacia
dentro, digamos— frenaba la expansión del Universo.
DONDE QUEDO EL UNIVERSO
Para mediados de la década de los 90 la cosmología se encontraba
en la siguiente situación:
*Según el modelo inflacionario, el Universo debía contener suficiente
materia y energía para que la expansión se fuera deteniendo sin nunca parar por
completo (geometría plana).
*Unos estudios de la radiación de fondo corroboraban
observacionalmente que el Universo es de geometría plana, y sanseacabó.
*Los recuentos del contenido de materia y energía del
Universo decían categóricamente que éstas no alcanzaban ni de lejos para
producir la geometría plana que exigían el modelo inflacionario y los estudios
de la radiación de fondo.
Por lo tanto, concluyeron los cosmólogos, faltaba una
parte del Universo. De hecho, faltaba la mayor parte: alrededor del 75% de la
materia o energía necesaria para explicar que el Universo cumple con una
geometría plana. ¿Dónde estaba?
Grandes
explosiones, tenues lucecitas
El 15
de octubre de 1998 el telescopio Keck II, situado en la cima del volcán
Kilauea, en Hawai, escudriñaba un retazo de cielo en el área de la constelación
de Pegaso. Hacía unas semanas, los científicos del Proyecto de Cosmología con
Supernovas (Supernova Cosmology Project), dirigido por Saul Perlmutter,
habían tomado fotos de las galaxias de la misma región como referencia. Al
comparar las nuevas imágenes con las de referencia, vieron que en una galaxia
había aparecido un punto brillante. Era una supernova, una
estrella que hizo explosión —justo lo que estaban buscando—. La llamaron
Albinoni,
Nueve
días después, el grupo —un equipo internacional de investigadores— usó el
Telescopio Espacial Hubble, además del Keck II, para medir la luminosidad
aparente de Albinoni, así como el corrimiento al rojo de la galaxia en la que
se localiza. Al paso de varios días confirmaron que se trataba de una supernova
de tipo con un corrimiento al rojo de
1.2, lo que indicaba que hizo explosión hace miles de millones de años.
Las
supernovas son muy intensas, lo que permite verlas desde muy lejos, estas
alcanzan casi todas el mismo brillo intrínseco, por lo que son excelentes patrones
de luminosidad. Hasta el día de hoy las supernovas son el patrón más usado para determinar
distancias a galaxias muy lejanas. Los dos equipos de cosmología con supernovas
comparan la distancia de las supernovas que descubren con el corrimiento al rojo de
sus galaxias para estudiar el pasado de la expansión del Universo.
Expansión acelerada
En astronomía, mirar lejos es mirar
al pasado. La luz, viajando a 300 mil kilómetros por segundo, tarda cierto
tiempo en llegar a la Tierra desde sus fuentes. Para 1998, los equipos de Schmidt y Perlmutter
habían estudiado unas 40 supernovas que explotaron entre 4000 y 7000 millones
de años atrás.estos datos bastaron para darse cuenta que algo andaba mal,
Las supernovas se veían 25% más tenues de lo que correspondía a su corrimiento
al rojo si la expansión del Universo se va frenando. Luego de descartar
posibles fuentes de error y de verificar que ambos equipos obtenían los mismos
resultados, luego de devanarse los sesos por espacio de varios meses buscando
explicaciones prosaicas, los investigadores anunciaron públicamente una
conclusión nada prosaica: la expansión del Universo, lejos de frenarse como
casi todo el mundo suponía, se está acelerando.
El lado oscuro
En las ciencias, como en la vida,
las cosas tienen muchas facetas. El efecto de aceleración del Universo nos pone
ante un problema pero al mismo tiempo resuelve otro. Porque el efecto
de aceleración cósmica requiere energía en cantidades cósmicas, de modo que hay
más energía en el Universo de la que habíamos visto hasta hoy. Entonces podemos
reconciliar por fin el modelo inflacionario con las observaciones. Aunque no
sepamos qué es, esta nueva energía
oscura (llamada
así por que NO se ve) añadida a los recuentos anteriores de materia y energía,
completa la cantidad necesaria para que el Universo sea de geometría plana,
como exige el modelo inflacionario.
Pero, ¿qué es la energía oscura?
Dos posibilidades
Einstein vino a revolucionar todas las ideas, que hasta ese momento estaban. También añadió
a sus ecuaciones un término que representaba una especie de fuerza de repulsión
gravitacional y que tenía el efecto de mantener quieto al Universo. Le llamó constante cosmológica. Cuando Hubble descubrió la
expansión del Universo, Einstein retiró la constante cosmológica con cierto
alivio. Pero su extraña creación reapareció, por ejemplo, en el modelo
inflacionario del Big Bang, y ahora podría ser el origen de
la fuerza de repulsión que le está ganando la partida a la atracción
gravitacional. La constante cosmológica es una propiedad intrínseca del
espacio, es decir, el espacio simplemente es así y se acabó.
Si quisieras sacar toda la energía de una región, tendrías
que extraer toda la materia, aislarla de fuentes de energía externas, eliminar
todos los campos, Pese a todos
tus esfuerzos, quedaría en esa región una energía irreducible, inseparable del
espacio como el huevo es inseparable de la mayonesa. Esa energía es la
constante cosmológica y podría ser la explicación de la energía oscura. Otra
posibilidad es que la energía oscura provenga de otro campo parecido a los
campos eléctricos y magnéticos, al que algunos cosmólogos llaman quintaesencia. En la teoría de la relatividad todos
los campos producen atracción gravitacional por contener energía, pero la
quintaesencia produce repulsión gravitación.
EL MUNDO ACABARA
El
mundo se acabara tal y como lo conocemos pero será
en unos cuantos miles de millones de años. Con el descubrimiento de la
expansión acelerada y la energía oscura las cosas han cambiado. Si bien aún no
se puede decidir si la energía oscura es constante cosmológica o quintaesencia,
está claro, en todo caso, que la posibilidad del Gran Apachurrón queda
excluida. El Universo seguirá expandiéndose para siempre hasta que desde la
Tierra no veamos ya otras galaxias por haber aumentado tanto las distancias que
su luz ya no nos alcance.
REFLEXION: El alcance que tiene la tecnología hasta el día de hoy no
será el mismo que el que tenga en unos años más, así que podremos redescubrir y
entender al universo. Y tal vez saber la fecha final. ESO YA NO NOS ATANIRA A NOSOTROS, POR EL
MOMENTO SOLO QUEDA ADMIRAR ESAS MARAVILLOSAS ESTRELLAS, ADMIRANDO AL UNIVERSO.
Empecé
a escribir desde el primer párrafo ya que la información de todo el texto me
pareció fabulosa, no sabía cómo describirla sin deformarlo.
Escogí
este tema ya que me pareció muy bueno ya al ir leyendo y ver lo que ahí se
describía me pareció más que bien, me gusta mucho lo que tiene que ver con el
espacio y saber que hay en las otras galaxias me encanta el tema.
