El universo en expansión (I)

Entramos hoy en un artículo con varias entregas, para los lectores de Republica.com, a propósito de un tema lejano pero primordial, que empieza con el big bang de hace 13.800 millones de años. Pensarán los lectores de Republica.com que si no hay otros asuntos más urgentes y de mayor interés en la vida cotidiana. Pues no señores, no los hay, entre otras cosas, porque al pensar en temas cosmológicos, uno relativiza los problemas actuales, para percatarse que no son tan importantes ni trascendentes como para soslayar la comprensión científica del mundo en que vivimos y el propio sentido de la vida.

La idea del big bang es actualmente una teoría ya prácticamente generalizada, que inicialmente tuvo la contra de algunos científicos. Al estilo de Fred Hoyle que incluso llegó a ver, con indignación, que se exaltaba el acto creador ex nihilo, origen de todas las cosas: del hágase la luz (fiat lux)del Génesis.

Con todos los antecedentes que se quiera y con no poca controversia, el concepto de big bang empezó a configurarse con los planteamientos de Georges Edouard Lemaître (1894-1966), sacerdote católico (SJ) y cosmólogo belga, que esquematizó un modelo del universo en expansión (1927). No sobre la base de las Escrituras, sino teniendo en cuenta lo intuido a principios de la década de 1920 por el matemático ruso Alexander Alexandrovich Friedman (1888-1925)[1].

El huevo cósmico de Lemaître

Lemaître arguyó, además, que la teoría de la relatividad general de Einstein apoyaba un origen del universo consistente en la explosión de un átomo primigenio o huevo cósmico; en el que previamente se habría concentrado toda la masa y la energía imaginables, con una densidad virtualmente infinita. Un posicionamiento que causó gran impacto en Einstein, quien personalmente expresó su admiración por el científico jesuita ya mencionado: nadie me ha entendido tan claramente como Vd., y con tan formidables consecuencias, le dijo más o menos.

Georges Lemaître nació en 1894 en Charleroi, ciudad minera de Walonia (fundada por el Emperador Carlos V), al sur de Bélgica, en el seno de una familia en la que su padre, Joseph, había estudiado Derecho en la Universidad de Lovaina y era dueño de una fábrica de vidrio; en tanto que su esposa Marguerite, hija de un empresario cervecero, de carácter alegre y decidido, tuvo gran influencia en sus hijos.

Al estallar la Primera Guerra Mundial (1918), Georges y su hermano Jacques se alistaron como voluntarios contra los invasores alemanes, y en el frente vivieron momentos trágicos de una guerra que ellos veían como totalmente absurda. Al terminar la contienda, Georges Lemaître siguió estudios de Física y Matemáticas y después ingresó en el seminario de Malinas, donde compatibilizó su preparación para el sacerdocio con el estudió la teoría de la relatividad de Einstein. Dedicación esta última que se vio muy facilitada, por una beca que le permitió pasar un cierto tiempo en la Universidad de Cambridge; donde congenió con Arthur Stanley Eddington, uno de los máximos científicos del momento -y varias veces citado en este libro-, quien precisamente le invitó a compaginar la astronomía con la teoría de la relatividad.

Después de Oxford, Lemaître pasó a la Universidad de Harvard, en la que aprendió a medir distancias en el universo, empleando como balizas las estrellas de brillo variable, conocidas con cefeidas[2]. Y fue el propio Hubble quien le puso de relieve, en el Observatorio del Monte Wilson, que el universo era mucho más grande de lo que se pensaba.

En el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Lemaître hizo su doctorado, con una primera presentación de sus descubrimientos y teorías. A propósito de una conferencia que Eddington pronunció sobre el fin del mundo -no se inquieten: sólo desde el punto de vista de la física matemática-, el doctorando belga se animó a plantear su hipótesis cosmológica: todo comenzó en un punto, en el que las leyes física perdían su sentido, pues era a partir de ese momento cuando el universo entró en expansión. Y el “espacio se llenó con los productos de la desintegración del átomo primitivo (el huevo cósmico). Luego, la atracción gravitatoria fue frenando poco a poco esa expansión hasta llegar a una etapa prácticamente de equilibrio; momento a partir del cual fueron surgiendo las galaxias y sus cúmulos. Cuando finalizó la formación de esas estructuras, se reanudó la expansión, apresuradamente”.

Poco antes de morir, en 1966, Lemaître recibió la noticia de que su teoría (apoyada por Hubble) había sido confirmada: Amo Penzias y Robert Wilson habían descubierto una radiación de microondas en todo el espacio; rastro fósil de la gran explosión con que dio comienzo el mundo, lo que confirmó la teoría del huevo cósmico, intuida por Lemaître[3].

Hubble: el universo se expande

Edwin Powell Hubble (1889-1953), astrónomo estadounidense, fue el primero en estudiar las nebulosas, llegando en 1917 a la conclusión de que las que presentaban forma espiral (las que ahora denominamos galaxias) tenían una naturaleza distinta que las nebulosas difusas, que él consideraba nubes de gas iluminadas por estrellas[4].

En 1925 Hubble inventó el llamado diagrama diapasón de galaxias, dividiendo éstas en elípticas, espirales y espirales barradas, pensando que representaba una secuencia de evolución. Y en 1929 midió las distancias de más de veinte galaxias del Cúmulo de Virgo al que pertenece la Vía Láctea, donde está la Tierra en que vivimos. Y comparando las distancias con sus velocidades, indicadas por los desplazamientos al rojo de sus espectros, concluyó que las galaxias se estaban alejando de nosotros con velocidades que aumentaban en proporción a su distancia; una relación que pasó a conocerse después como Ley de Hubble. Esto supuso una importante evidencia de que el Universo se encuentra en expansión.

En definitiva, en 1929, Hubble fue el primero en destacar que todas las galaxias (a las que llamó pequeños universos aislados)[5], parecían alejarse unas de otras, a una velocidad proporcional a la distancia: cuanto más lejanas, más rápidamente[6]. Con base en esas observaciones, Hubble dedujo que el universo estaba en expansión y que cada galaxia se separaba de todas las demás[7]. Un precursor más del big bang.

Seguiremos el próximo jueves, y hasta entonces, el autor está a disposición de los lectores de Republica.com en castecien@bitmailer.net.

[1] Diccionario de Astronomía Oxford, versión española de la Universidad Complutense, Madrid, 2003.

[2] Las Cefaidas son una clase particular de estrellas, cuya luminosidad varía rítmicamente con un período muy regular. Se denominan así por el nombre el prototipo de esta clase, la estrella Delta Cephei, la cuarta en orden de brillo de la constelación circumpolar de Cefeo.

[3] Puede verse también el muy interesante libro de Eduardo Riaza La Historia del comienzo, con prólogo de Fernando Sols, Encuentro, Madrid, 2010.

[4] Diccionario Oxford-Complutense de Astronomía”, Editorial Complutense, Madrid, 2004.

[5]La idea de las galaxias, tiene sus antecedentes en Immanuel Kant (1724-1804), quien en 1755 propuso la llamada teoría de los universos-isla: "La analogía con el sistema estelar en que nos hallamos, su forma, la debilidad de la luz que presupone una distancia inmensamente grande, todo ello lleva a que consideremos esas figuras elípticas como otros tantos mundos, o por así decirlo, otras tantas Vías Lácteas"[5].

[6] Alberto Fernández Soto, “Allan Sandage, el astrónomo que heredó y corrigió a Hubble”, El País, 18.XI.2010. también, Jeremich P. Ostriker y Simon Mitton, El corazón de las tinieblas, Pasado y Presente, Barcelona, 2014.

[7] Malen Ruiz de Elvira, “Una antena de un kilómetro cuadrado para ver todo el cosmos”, El País, 4.IV.2012.

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