El universo en expansión (III)

Decíamos ayer, con toda la nostalgia poética del gran Fray Luis de León, o séase, lo decíamos el pasado jueves, que la serie del Universo en expansión terminaba con su segunda entrega. Pero hete aquí que me pareció necesario completar el tema con algunas observaciones complementarias.

Interpretación y continuidad del big bang

¿Cómo se originó la materia que luego generaría las estrellas, galaxias y demás estructuras a gran escala? La contestación a esas y otras preguntas fundamentales sobre el cosmos es lo que motivó el lanzamiento del satélite Planck, de la Agencia Europea del Espacio, en 2009. Que permitió confirmar, una vez más, que el universo está en fase de expansión acelerada, fenómeno que actualmente se explica por las fuerzas gravitatorias de la materia y la energía oscuras. El Planck también afinó la edad del universo, de modo que con 13.800 millones, resultó ser cien millones más viejo de lo que anteriormente se creía.

A partir de las verificaciones del satélite Planck, hay varios experimentos en curso, desde la Tierra o en globos estratosféricos diseñados y construidos para estudiar la radiación de fondo del big bang. Y entre esos proyectos figura el denominado Quijote,: un experimento hispano-británico centrado en el observatorio de Izaña (Tenerife), destinado a detectar la polarización primordial; entendiéndose que si se hallaran indicios de esa polarización[1], se abriría la puerta a las grandes agencias espaciales, para construir un nuevo satélite de microondas; desde el cual estudiar aún más cabalmente la radiación de fondo[2].

Algunos científicos, entre ellos John A. Wheeler[3], identifican el máximo de energía acumulada que hipotéticamente se desató en el momento de iniciarse el big bang con la prueba del primer motor que Tomás de Aquino utilizó, junto a otros, para demostrar la existencia de Dios. Al tiempo que se atrevió a subrayar que, a su juicio, ese primer impulso se produjo con la sabiduría justa: para que el bang no fuera ni más ni menos violento de lo necesario; intuyendo así algo parecido a lo que luego plantearía Einstein con su constante cosmológica; explicativa de la gravitación espacial dentro de las galaxias que mantiene sus componentes en conjuntos permanentes con rotaciones constantes.

En otras palabras, en el interior de cada galaxia, el movimiento ge­neral de expansión del universo no actúa, queda en suspenso; y se sustituye por una gravitación propia, configurándose de ese modo las galaxias; en palabras de Hubbel ya citadas, como pequeños universos aislados. Un equilibrio que den­tro del movimiento general, permite la armonía y, en defi­nitiva, la existencia de la propia vida en la Tierra, que se sitúa en el sistema solar en lo que parece ser un tranquilo arrabal de la Vía Láctea.

Así pues, las galaxias tienen su propia armonía interior, si bien como conjunto están distanciándose más y más unas de otras. Separación cuyo cálculo se realiza mediante espectroscopia; sobre la base de que la luz blanca es la suma de todas las frecuencias y, por tanto, cabe separarla en sus colores primarios pasándola a través de un prisma. Así, en el análisis espectroscópico de la luz que nos llega desde otras galaxias, es aprovechable lo que se llama el corrimiento hacia al rojo, según el efecto Doppler; fenómeno puramente ondulatorio que se produce cuando dos móviles se alejan entre sí. Análogo a un fenómeno muy conocido en acústica: un tren entra en la estación, y al salir de ella e ir silbando, la frecuencia sonora cambia debido a la velocidad a que se mueve. Eso es lo mismo que ocurre con la separación de las galaxias: el corrimiento al rojo es proporcional a la velocidad de separación entre ellas[4].

Por consiguiente, y así lo subraya Steven Weinberg, el big bang continúa, se manifiesta de modo perma­nente[5], sin que sea posible afirmar de manera totalmente definitiva si el proceso expansivo actual seguirá de manera indefinida. O si, por el contrario, en un cierto momento –desde luego más lejano de lo que pode­mos concebir—, se iniciaría el proceso inverso, el de la gran implosión o contracción, que como opuesto al big bang. Se denominaría big crunch. Si bien es cierto que a los efectos indicados, han de tenerse muy en cuenta las ya mencionadas materia y energía obscuras.

La existencia de la materia oscura -a la que luego nos referimos- es lo que podría aumentar la densidad media del universo, hasta alcanzar una intensidad crítica[6], suficiente para, por gravedad, vencer la fuerza original de expansión. Entonces el universo entraría en un proceso de contracción, lo que podría llevar al big crunch, a la condensación de todo en un solo grano de densidad infinita. En cambio, si la masa total del universo no resultara suficiente para su contracción, éste seguiría en el proceso de creciente dispersión; para terminar todo en un enorme vacío, negro por completo cuando la última de las estrellas se apagara. Una hipótesis más nihilista que la del big crunch.

La creación evolutiva, a partir del big bang podrían cronificarse en las grandes secuencias siguientes: 

-    10-35segundos. La gran inflación produce una sopa grumo­sa de quarks.

-    10-30segundos. La materia oscura se sintetiza.

-    10-20segundos. La materia se impone a la antimateria.

-    10-10segundos. Surge un posible tipo de materia oscura.

-    10-5 segundos. A partir de los quarks se forman los protones y los neutrones.

-    0,01-300 segundos. A partir de los protones y neutrones se forma el helio, el litio y el hidrógeno.

-    380.000 años. Los átomos formados por los núcleos y los electrones liberan la radiación de fondo cósmico de microondas.

-    380.000 a 300 millones de años. La gravedad amplifica las di­ferentes densidades en el gas que llena el espacio.

-    300 millones de años. Se forman las primeras estrellas y galaxias.

-    3.000 millones de años. Se forman los cúmulos de galaxias.

-    9.000 millones de años. Se forma nuestro sistema solar.

-    10.000 millones de años. La energía oscura toma el control y la expansión comienza a acelerarse.

-    13.800 millones de años. Llegamos al día de hoy[7].

Tras esa cronología, será bueno recordar que poco después del Big Bang, el gran estallido que dio origen a la materia y al tiempo, el cosmos estaba compuesto por muy pocos elementos: fundamentalmente hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio; los demás fueron generándose después, en los hornos de las estrellas. El oxígeno que hoy respiramos, el hierro que corre por la sangre de nuestros hijos, y el sodio que está en la pasta dentífrica, llegaron hasta la Tierra después de ser expulsados por alguna estrella moribunda[8]. En ese sentido, existe un cuento que se repite en las reuniones de aficionados a la astronomía: un hombre se encuentra a un borracho agachado buscando algo debajo de una farola.

-     ¿Qué busca, caballero?

-     Las llaves de mi casa- responde el borracho

-     ¿Y las ha perdido justo aquí?

-     No lo sé, pero aquí hay luz

Algo similar ocurre con la astronomía: por desgracia, sólo podemos encontrar cosas donde hay luz. La mayor parte de los fenómenos del cosmos se escapan a nuestro escrutinio, porque muchas partes del espacio carecen de fuentes lumínicas.

La expansión del universo, empezando por el Big Bang, es un fenómeno físico más que comprobado. Sin embargo, en los últimos 400 años el universo también ha sido objeto de un tipo diferente de expansión, la mental, que comenzó con una gran explosión, la ruptura a principios del siglo XVII por astrónomos como Galileo Galilei y Johannes Kepler, de las esferas de cristal de Ptolomeo, que hasta el momento se suponía que encauzaban los cuerpos celestes en sus cursos adecuados, con una concepción terrocentrista[9].

Durante un tiempo, nuestra galaxia, conocida por el nombre, de origen griego de la Vía Láctea[10], se pensaba que era todo el universo. Luego, hace unos cien años, cuando los telescopios crecieron en alcance, los astrónomos se dieron cuenta de que la Vía Láctea era sólo uno de los muchos grupos de estrellas que había en el espacio: una mera de tantas galaxias. Y actualmente, algunos físicos sospechan que al igual que la galaxia no es más que un ejemplo de mundo estelar, así también el universo puede no ser la última frontera de la realidad, sino que podemos estar en algún tipo de multiverso.

Seguiremos la próxima semana con este thriller astrofísico (eso me dijo un amigo que ha leído previamente estas páginas), y en el interim quedamos pendientes de las comunicaciones que quieran hacer los lectores de Republica.com a nuestro correo electrónico castecien@bitmailer.net.

 

[1] Sobre la definición de polarización véase la nota 19 de este capítulo.

[2] E. Martínez/P. Vielva, “La mejor imagen del universo”, El País, 3.IV.2013.

[3]Pueden encontrarse extensas referencias al tema en el libro de Robert Jastrow, God and che Astronomers, Warner Books, Nueva York, 1978.

[4] Este párrafo procede del comentario de Francisco Guzmán Vázquez al autor, en comunicación del (12.VII.2011).

[5] Steven Weinberg, The First Three Minutes, Fontana, Londres, 1977.

[6] Ian Ridpath, Diccionario Oxford-Complutense de Astronomía”, Editorial Complutense, Madrid, 2004.

[7] Jorge Blaschke, Los gatos sueñan con física cuántica y los perros con universos paralelos, Ediciones Robinbook, Barcelona, 2012.

[8] Jorge Alcalde. “Hallan las estrellas más viejas en la Galaxia”, La Razón, 12.XI.2015.

[9] “Multiversal truths”, The Economist, 15.VIII.2015.

[10] El nombre Vía Láctea proviene de la mitología griega y en latín significa camino de leche. Esa es, en efecto, la apariencia de la banda de luz que rodea el firmamento, y así lo afirma la mitología griega, explicando que se trata de leche derramada del pecho de la diosa Hera (Juno para los romanos). Sin embargo, ya en la Antigua Grecia, Demócrito sugirió que aquel haz blanco en el cielo era en realidad un conglomerado de muchísimas estrellas, demasiado tenues individualmente, como para ser reconocidas a simple vista. Su idea, no obstante, no halló respaldo hasta 1609, cuando Galileo Galilei hizo uso del telescopio y constató que Demócrito estaba en lo cierto.

0 comentarios

Escribe tu comentario

¿Quieres unirte a la conversación?
Agradecemos tu participación.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *