Comic el lado oscuro del universo

El lado oscuro del Universo

El lado oscuro del Universo

Autor: Sergio de Regules

Introducción

No podemos ver como algo ilógica la suposición de aquellos primeros observadores del firmamento, de que el cielo era un toldo rígido en el que los brillantes cuerpos celestes estaban engarzados como diamantes en una cortina oscura. No existe ninguna indicación en el cielo que permita a un observador casual descubrir su particular lejanía.

Sin embargo se percataron que esos objetos tenían diferente luminosidad La suposición más sencilla fue determinar que si brilla mucho, está cerca; si brilla poco, está lejos, de igual forma que la luz de una fogata o una linterna.

La verdadera pregunta sería ¿es así de simple?. Naturalmente, las estrellas podían existir como diminutos objetos situados en la bóveda sólida del firmamento, que constituye las fronteras del Universo exactamente más allá de los límites más alejados del Sistema Solar. Incluso ya en 1440, un estudioso alemán, Nicolás de Cusa, mantenía que el espacio era infinito, y que las estrellas eran soles que se extendían más allá, en todas direcciones y sin límites, cada una de ellas con un cortejo de planetas habitados. El que las estrellas no pareciesen soles, sino sólo chispitas de luz, lo atribuía a su gran distancia.

Ahora con los avances en el conocimiento, los científicos pueden medir la luminosidad de los cuerpos celestes con toda exactitud y precisión, y sobre todo, cuánto se atenúa esta luz con la distancia, calculando que un mismo objeto al doble de la distancia se ve cuatro veces más tenue; al triple, nueve veces más tenue y así sucesivamente. Esto se conoce como “Ley de la cuadrática inversa”, es decir que la luminosidad es inversamente proporcional a la distancia al centro donde se origina. Y lo mejor de todo, ¡solo se requiere conocer un objeto cuya luminosidad sea conocida para que sirva de referencia!.

Desarrollo

Las estrellas más lejanas se ven más débiles en nuestro planeta, porque su luz tarda más en llegar, además se sabe que la intensidad de una estrella varía según su etapa de vida. Este método implica tener un estándar contra el cual comparar la luminosidad del astro cuya distancia se quiere saber. Los estándares que se utilizan son un tipo de estrellas llamadas cefeidas, cuya intensidad lumínica varía de manera periódica en forma de pulsación, que está relacionado con su brillo intrínseco: las estrellas más luminosas tienen un ciclo más lento.

Los científicos observan la estrella y, si se sabe cuánto debería brillar por su edad, se compara con la luz que recibimos de ella en la Tierra y se obtiene una medida. Pero para medir la distancia a las estrellas realmente lejanas, los astrónomos necesitan la luz de las estrellas que explotaron hace miles de millones de años.

Cuando una estrella supermasiva llega a sus últimas etapas de vida, explota en una supernova y emite inmensas cantidades de energía que la hacen más brillante que toda la galaxia que la contiene. Sabemos que diferentes tipos de supernovas alcanzan distintos niveles de luminosidad, así que de nuevo usando el método de la luz, se compara el brillo captado de la supernova, se le resta el brillo que la antigua estrella generaba y se obtiene la distancia de la galaxia.

La luminosidad de las estrellas y galaxias galaxia también puede decirnos a qué velocidad se acerca o se aleja de nosotros, de la misma forma que el silbido de una locomotora cuyo tono agudo aumenta cuando se acerca a nosotros y, en cambio, se torna grave al alejarse, esto aplica tanto al sonido como a las ondas lumínicas, se puede observar un color rojo cuando el objetos se aleja y azul cuando se acerca. Además esto se puede medir con precisión.

Para el año de 1929, Edwin Hubble, astrónomo del Monte Wilson, comparó los datos de corrimiento al rojo con los de distancia sugirió que la velocidad de alejamiento de los cuerpos celestes aumentaba en proporción directa a la distancia a que se hallaba la correspondiente galaxia. Si la galaxia A estaba dos veces más distante de nosotros que la B, la A se alejaba a una velocidad dos veces superior a la de la B. Esto se llama «ley de Hubble». Y se interpreta como signo de que el Universo se está expandiendo. Este descubrimiento abrió las puertas para una nueva teoría llamada el “Big Bang”.

Si las galaxias se están separando, ello significa que en el pasado deberían haber estado más juntas. Hace unos quince mil millones de años, deberían haber estado las unas sobre las otras y la densidad debería haber sido muy elevada. A esta singularidad se la denominó Big Bang («gran explosión»), nombre por el que ha sido conocido en todas partes desde entonces.

El físico Alan Guth generó el concepto de inflación para resolver las dificultades de la teoría original del Big Bang, que no tardó en convertirse en el favorito de los cosmólogos.

Solemos definir a la inflación como el aumento súbito y acelerado en los precios, ¡cosa mala!, pero en cosmología se refiere a que inicialmente el universo se expandió muy rápido, y provocó que se pudiera crear toda la materia ordinaria y la energía oscura.

Si el Universo está formado por un 4% de materia ordinaria, y la materia oscura ocupa un 23%, donde se encuentra el resto?. Los científicos buscaron al culpable, encontrándolo en un tipo de energía que no se podía observar, al cual llamaron energía oscura, y que completa la cantidad necesaria para que el Universo sea de geometría plana, como exige el modelo inflacionario.

Cuando se demostró que el Universo no era estático, sino que se estaba expandiendo, Einstein añadió a sus ecuaciones un término que representaba una especie de fuerza de repulsión gravitacional a la que le llamó constante cosmológica, la que podría ser la explicación de esa energía oscura.

Ante este modelo inflacionario, ¿Cuál podrá ser el comportamiento futuro del universo?. Parece haber dos grandes posibilidades, según la cantidad de materia en el universo. Si ésta supera un cierto valor crítico, la atracción gravitatoria entre las galaxias las irá frenando hasta detenerlas. Entonces, empezarán a caer de nuevo las unas hacia las otras y chocarán con un gran crujido “Big Rip” (El gran Desgarrón) que será el fin de la historia del universo.

Si la densidad del universo es inferior al valor crítico, la gravedad es demasiado débil para detener la separación de las galaxias. Todas las estrellas se consumirán, y el universo será cada vez más frío y vacío. Así, de nuevo, todo llegará a un final, pero de una manera menos espectacular.

De cualquier modo, el universo tiene aún unos cuantos miles de millones de años por delante. Aún le queda tiempo para hacer su testamento.

Conclusión

Estudiar la luminosidad de las estrellas, ha llevado a los hombres de ciencia desde un modesto inicio, tratando de develar que tan lejos se encontraban los cuerpos en el firmamento, hasta conocer la velocidad con que se alejan de nosotros, así como a la creación de modelos matemáticos que tratan de explicar cómo se llegó a formar el universo, las condiciones iniciales de este, cuál es su edad y hasta la forma probable en que terminará. Nunca se sabe que más sorpresas nos esperan en un futuro cercano.

Sergio de Régules. Físico y divulgador de la ciencia. Su columna de divulgación aparece los jueves  en el periódico Milenio.

Reflexión

¿Por qué has elegido ese tema?

Al igual que muchas personas he mirado al firmamento preguntándome de dónde venimos y hacia dónde vamos, que hay más allá de lo que podemos observar y si las condiciones que han prevalecido en el universo son o serán las mismas en un futuro cercano. Todo esto me lo ha ofrecido este tema de “El Lado oscuro del Universo”. Me pareció muy interesante, debido a que cada uno de los investigadores tomó información del anterior para profundizar más y más en el tema. Lo que me llamó más la atención fue el darme cuenta que en el universo nada es inmutable, o para siempre, ni siquiera el espacio y el tiempo. Cabe decir que hasta al mismo tiempo se le está acabando el tiempo.

¿De dónde partiste para empezar a escribir?

Partí del hecho de que la ciencia es una herramienta que nos permite ir más allá de meras suposiciones y de pensar “yo creo que”, “me imagino que”, “me dijeron que”. Sirve para conocer la realidad, no solo en la astronomía o cosmología, sino en todas las demás ramas de la ciencia.

Además el leer más acerca de ese tema, me sirvió para darme una mejor idea de cómo funciona el universo.