Un universo oscuro (y III)

Un universo oscuro (y III): "

Y llegó el momento en que la Edad Oscura terminó y comenzó el Renacimiento Cósmico: aparecieron las primeras estrellas, galaxias y cuásares (unos objetos increíblemente brillantes cuyo motor es un agujero negro con una masa de miles de millones de veces la del Sol). Al igual que la bruma de la mañana se disipa con los primeros rayos del Sol, la luz de estos primeros objetos cambió el aspecto del universo. Los átomos de hidrógeno -el componente esencial de esa bruma cósmica- perdieron sus electrones, con lo que las nubes de gas dejaron de ser opacas y se volvieron transparentes. Desde el observatorio de Mauna Kea, en Hawai, los astrónomos han sido capaces de encontrar tanto zonas claras como las regiones oscuras producto del gas opaco de la Edad Oscura.

Ahora bien, ¿cuándo se produjo la descarga creadora en el universo? ¿Cuándo surgieron las primeras estrellas, las primeras galaxias? No está muy claro, pero todo apunta a que aparecieron alrededor de mil millones de años después de la Gran Explosión. A partir de entonces se dio un proceso acelerado de creación que alcanzó la cúspide, con la mayoría de las estrellas y galaxias actuales ya formadas, entre 5.000 ó 6.000 millones de años después del Big Bang. Entre las galaxias más lejanas se encuentra una pareja descubierta por un grupo de tres astrónomos japoneses del Subaru Deep Field Project. Estas dos galaxias están en la constelación de Coma Berenices a una distancia de 12.800 millones de años-luz de nosotros. En un universo que se supone tiene 13.700 millones de años de edad esto significa que la luz que hoy recibimos salió de aquellas galaxias cuando tenía tan sólo 900 millones de años de edad. Así fue como, poco a poco, se fueron encendiendo pequeñas fogatas que disiparon la bruma que envolvía al universo en un ominosa oscuridad. Al final, se hizo la luz.

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Universo oscuro (II)

Universo oscuro (II): "

Si el universo se originó con una formidable explosión ¿no es posible que aún podamos escuchar algún eco de aquel impresionante chupinazo inicial? Así pensaba a comienzos de la década de los 60 el cosmólogo de Princeton Robert H. Dicke. Creía que debía quedar algún tipo de resto de radiación y propuso a uno de sus investigadores, Jim Peebles que se pusiera a calcular lo que sucedería si realmente el universo hubiese nacido de este modo. Y encontró que hoy día tendríamos que ver un fondo de microondas cubriendo todo el espacio, algo que ya había sido predicho 10 años antes por el padre del Big Bang, el ucraniano George Gamow, y que había caído en el olvido.

Curiosamente este fondo estaba siendo observado y traía de cabeza a dos radioastrónomos de la compañía Bell, Arno Penzias y Robert Wilson. Esta radiación cósmica de fondo proviene de cuando el universo tenía 300.000 años de edad. Hasta ese momento la historia del universo se había caracterizado por un aburrimiento únicamente roto por fotones chocando contra núcleos de hidrógeno y helio y electrones: el universo era opaco a la radiación. Fue entonces cuando la luz dejó de interaccionar con la materia -el universo se hizo transparente- y esa luz es la que hoy vemos en forma de radiación de microondas que inunda el cosmos. Esta es la luz más antigua que podemos observar y marca el comienzo de lo que se ha dado en llamar la Edad Oscura del universo.

Durante los siguientes 500 millones de años la historia del universo volvió a ser aburrida. Los núcleos de hidrógeno y helio atraparon los electrones que hasta ese momento se movían libremente por el espacio dando origen a los primeros átomos. El universo se convirtió así en un mar de gas que se enfriaba a medida que continuaba su expansión. Era como si una niebla oscura y opaca cubriera todos sus rincones. Sin embargo, algo se gestaba debajo de esa apariencia tan tranquila.

Fue el satélite COBE quien anunció a los cosmólogos que la radiación de fondo se distribuía de manera extremadamente uniforme por el espacio, pero no perfectamente uniforme. Existían fluctuaciones, del orden de una parte por 100.000; mínimas pero decisivas para el futuro del universo. Porque gracias a ellas pudieron aparecer las primeras estructuras de lo que hoy es nuestro universo: galaxias, cúmulos y supercúmulos deben su existencia a esas ínfimas variaciones, de las que nadie sabe todavía a qué fueron debidas. Pero COBE, y posteriormente WMAP, confirmaron otra de las sospechas de los cosmólogos: la aparición de las primeras estructuras fue posible porque existía otra componente de la que tampoco sabemos demasiado: la materia oscura. Las últimas observaciones apuntan a que sólo el 17% de la materia del universo está en la forma que todos conocemos; el resto, un 83%, es un tipo de materia de la que desconocemos su naturaleza. Resulta asombroso: las 5/6 partes de toda la materia del universo es oscura; no emite luz y únicamente se sabe que está ahí porque vemos sus efectos sobre la materia ordinaria.

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Un universo oscuro (I)

Un universo oscuro (I): "

 

 

Llegaba la hora de la incursión a medianoche en el mundo de la cosmología. A las once, su hijo Larry y su mujer Susan ya estaban acostados. Se dirigió a su despacho instalado en la habitación de invitados de su casa-rancho, situada tan cerca del Acelerador Lineal de Stanford (California) que podía ir a trabajar en bicicleta. El alquiler estaba por encima de sus posibilidades, pero allí iban a vivir sólo un tiempo: después volverían a Cornell.

Se sentó. Había silencio; era el mejor momento del día para trabajar. Abrió su cuaderno y escribió con letra pequeña encabezando la página: «EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO. Me gustaría considerar los efectos de (1) una constante cosmológica, y (2) la congelación de grados de libertad en la evolución del universo». Debajo escribió las ecuaciones estándar de un universo en expansión. Hacia la una de la madrugada, y después de tres páginas de cálculos, se encontró con una sorpresa: casi nada más nacer el universo entero se desbocaba. Lo que esa noche del 6 de diciembre de 1979 había encontrado era de tal magnitud que si al virus de la gripe le pasara lo mismo, en un chascar de dedos se haría mucho más grande que el universo visible actual. A los 10^(-32) segundos de nacer (una cien millonésima de billonésima de billonésima de segundo) el universo había doblado su tamaño casi 1.000 veces. A este proceso de duplicación exponencial su descubridor, Alan Guth, lo llamó inflación.

Si Guth tiene razón, el universo es más vasto de lo que podamos imaginar. En menos de lo que dura un parpadeo el universo visible, el que alcanzamos a ver con nuestros telescopios, podría haber brotado de un trozo de la gran explosión no mayor que un protón. El universo observable no es más que un pedazo insignificante de un pastel mucho mayor, el universo real. El debate sobre la inflación sigue después de casi 25 años: nadie sabe si es una buena hipótesis, pero es la única que nos explica por qué el universo es tan uniforme y por qué es tan grande. Así es la parte de la cosmología que estudia lo que sucedió en los primeros balbuceos del universo: un puro ejercicio teórico, una búsqueda con papel y boli. Jamás podremos obtener ninguna prueba directa de lo que sucedió; es una época que siempre nos estará vedada. Resulta ciertamente chocante: el mayor derroche de energía conocido está envuelto por un velo de total oscuridad.

Del mismo modo hay una observación que por obvia siempre nos ha pasado desapercibida. Como cualquiera de nosotros puede percibirlo con sólo levantar la vista al cielo, la noche es oscura. Pero, ¿por qué es así? A primera vista puede parecer una pregunta estúpida que sólo puede conducir a una discusión estéril. El cielo es oscuro porque no hay Sol. Pero por la noche vemos estrellas. ¿No podrían iluminar la noche? Si el universo fuera infinito y en él hubiera infinitas estrellas que se distribuyen más o menos uniforme¬mente por el espacio, el cielo nocturno tendría que ser totalmente brillante: no habría ningún espa¬cio os¬curo, porque mirásemos en la dirección que mirásemos siempre acabaríamos dando con una estrella. Es más, debería ser incandescente pues alrededor de la Tierra tendríamos un número infinito de capas de estrellas. ¿Por qué no es así? Esto es la paradoja de Olbers, en honor al médico y astrónomo alemán Heinrich Olbers que se lo planteó por primera vez, allá por el siglo XIX.

¿Cómo resolverlo? Se han varias y muy diversas soluciones pero sólo se ha podido responder hace más de 75 años, cuando Edwin Hubble descubrió la expansión del universo. Que la noche sea oscura nos indica que el universo es finito, que tuvo un comienzo. En realidad lo que Hubble encontró con su telescopio del Monte Wilson (California), es que la luz proveniente de las galaxias se encuentra desplazada hacia el rojo del mismo modo que la bocina de un coche nos parece más grave cuando se aleja de nosotros. Y eso ocurre tanto si observamos desde la Tierra como si lo hiciéramos desde cualquier planeta situado en cualquier galaxia. Tan sorprendente observación se interpretó como que el universo entero se expande del mismo modo que lo hace un pastel de pasas o un globo al que le hemos pintado con un rotulador puntitos es su superficie. Ni las pasas ni los puntos (las galaxias) se mueven; crece la masa del pastel o se estira la goma del globo (el espacio-tiempo).

(Publicado en Muy Interesante)

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