martes, 19 de abril de 2016

¿De qué está hecho el Universo?


Gracias a aquellas estrellas que explotaron hace millones de años y que hoy en día podemos ver en el firmamento, podemos conocer que aproximadamente el 75% del Universo está conformado de una energía nunca antes detectada, que repele y acelera el crecimiento del universo. Lo que nos conlleva a preguntarnos ¿Qué clase de energía es esta?
Cuántas veces hemos mirado al cielo en una noche clara, de esas de verano, en que el calor se vuelve cómplice y nos obliga a salir y recostarnos sobre el piso fresco, y al ver hacia el basto e inmenso firmamento lleno de estrellas, nos hemos preguntado ¿De que esta hecho el universo?
Esta es una pregunta que pareciera ser fácil de contestar: aire, gases y planetas. Pero no es así; de hecho es una pregunta que conlleva a hacernos varias preguntas más. ¿Entonces qué más puede haber en el  Universo?

La muerte de una supernova, un patrón de luminosidad
Una supernova es el estadio final de una estrella muy grande (bastante más pesada que nuestro sol) que cuando acaba su combustible nuclear y deja de brillar llega a su muerte mediante una explosión. Cuando se acaba el combustible, la gravedad domina y la estrella colapsa, toda la estrella literalmente cae sobre su núcleo.  Pero claro el núcleo es una cosa densa, así que cuando las capas externas caen, rebotan produciendo la explosión supernova.  Se puede dejar un remanente o no. Los posibles remanentes son, estrellas de neutrones, agujeros negros… depende de la masa de la supernova. Supernovas hay de muchos tipos, pero nos vamos a hablar por uno en concreto: la supernova tipo Ia.
Estas supernovas están causadas por enanas blancas.  Una enana blanca es un resto de una estrella que ha fundido su combustible nuclear pero que no era tan masiva como para explotar.  Ahora bien, si está adquiriendo materia, por ejemplo de una estrella compañera (en un sistema binario o de parejas), la enana blanca no podrá soportar su propia gravedad y explotará en forma supernova (y esta es la tipo Ia).  ¿Y por qué son tan geniales estás supernovas?, El secreto es que todas las supernovas tipo Ia brillan igual (son los patrones de luminosidad). Y  la forma que tenemos de medir distancias es a partir del brillo de las cosas que vemos en el cielo. (Aún no tenemos metros tan largos).
Pero también la luz de una galaxia puede decirnos a que velocidad de acerca o se aleja. Es igual que cuando escuchamos un tren, suena más agudo cuando viene y más grave cuando se aleja. De esta misma manera pasa en las galaxias, las que se encuentran más lejos se ven rojas (corrimiento al rojo) y aquellas que se acercan se perciben de color azul.
En 1929, Hubble, al comparar sus datos con los de otros astrónomos, se percató que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja y que la relación entre al distancia y velocidad es una proporcionalidad directa: una galaxia al doble de distancia se aleja al doble de velocidad, un al triple, al triple. Esta es la “Ley de Hubble” y se interpreta como signo de la expansión del Universo (De Regules Sergio, Revista ¿Cómo ves? UNAM 2016).

Una Pangea galáctica
El descubrimiento de Hubble dio paso a la Teoría del Big Bang del origen del universo. O sea, si las galaxias se estan separando, en el pasado estaban más juntas, concentradas en una región muy pequeña y muy caliente; en si no eran galaxias aún, sino más bien una enorme mezcla de materia extremadamente densa y energía (muy similar a nuestra Pangea). Aunque con los años esta teoría se ha ido “ajustando”.
En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron La Radiación de Fondo, un ruidito que detectaron con una antena satelital y que resulta ser el eco del Big Bang (o Gran Estallido). Esto reforzó aún más la idea del Big Bang.
A principios de los 80´s, Alan Guth, añadió la hipótesis Inflacionaria, que en la primera fracción de segundo, una fuerza de repulsión muy intensa hizo que el universo de ser del tamaño de un átomo, en un brevísimo tiempo paso a ser del tamaño de una toronja, lo que resolvía las dificultades de la teoría del Big Bang.

Lo redondo puede ser plano
Con la hipótesis Inflacionaria se refuerzan los postulados Euclidianos, que promueven un espacio plano. Lo que da paso a la Teoría de la Relatividad de Einstein que permite dos posibilidades, estas según la fuerza de gravedad: si el espacio tiene curvatura positiva (como pelota) sus ángulos suman más de 180°, pero si tiene curvatura negativa (de silla de montar) suman menos °. Esto se representa de la siguiente manera:
1.- Poca energía y materia = curvatura negativa (de silla de montar)
2.-Ni mucha energía ni poca materia = geometría plana
3.-Mucha energía y materia = curvatura positiva (de esfera)
De esta cantidad de materia y energía (densidad) dependía      que el Universo se expandiera de manera infinita (curvatura negativa y geometría plana) o que simplemente se detuviera y se invirtiera (curvatura positiva), como cuando lanzas una pelota y a cierta altura la fuerza de gravedad la hace regresar, y precisamente esta fuerza gravitacional es la encargada de frenar la expansión del universo. Aunque algo no estaba del todo bien; ya que si el universo era plano; hacía falta alrededor del 75%  de materia o energía, de esta Geometría Plana.
Como el universo no ha re colapsado todavía en sí mismo.... y nadie había visto que se expandiese, Einstein añadió un término constante a sus ecuaciones que estabilizaran el universo. Esta constante es la “constante cosmológica” y su interpretación en las ecuaciones de Einstein es energía asociada con el espacio vacío. Cuando se descubrió que el Universo se estaba acelerando, la constante cosmológica ofreció una explicación óptima. Esta explicación además arreglaba todo los problemas de antes: la constante cosmológica es energía asociada con el espacio vacío. El universo puede ser plano sin que tenga toda la materia necesaria: la energía del vacío (o energía oscura) compensa. Y al tener constante cosmológica que lo acelera, los cálculos de su edad lo hacen más viejo que los objetos que contiene.

El ingrediente que nadie ve
El espacio se expande más cuanto mayor es el espacio existente. Las galaxias tienden a separarse cada vez más independientemente de su movimiento en el espacio por ser este mismo el que se expande. Es un proceso que se retroalimenta, cuanto mayor espacio hay entre las galaxias, emerge más y más espacio, esta es la energía del vacío mismo. Los físicos piensan que esta energía viene de las partículas y antipartículas que aparecen y desaparecen en el vacío cuántico, como un ingrediente secreto que nadie ve. Esto se basa en el efecto Casimir. (Dos placas separadas una distancia, microscópica claro, se juntan debido a que se crean más partículas fuera que entre ellas, ejerciendo una presión que las empuja). Y a lo largo de la historia la atracción y repulsión causadas por materia oscura y energía oscura respectivamente; han ido con el tiempo disminuyendo, en el caso de la materia oscura, y aumentando exponencialmente en el de la energía oscura.

El ocaso de una galaxia
Comprender la interacción de la materia oscura y la energía oscura nos dirá como acabará el universo.  La primer teoría fue la del Big Crunch (gran implosión) el universo puede que llegue a un máximo de expansión y volverse sobre sí mismo contrayéndose y acabando en una cantidad inmensa de calor (totalmente inverso al Big Bang); o en segunda opción solo tener una muerte fría expandiéndose dominando por completo a la materia oscura.
(De Regules Sergio, 2016). Si la energía oscura resulta ser de tipo energía fantasma, el final del Universo será muy distinto a lo que nos habíamos imaginado. Según el físico Robert Caldwell y sus colaboradores, llegará un día, dentro de unos 22 mil millones de años, en que la aceleración de la expansión del Universo empezará a notarse a escalas cada vez más pequeñas para producir un final que se llama Big Rip (el “Gran Desgarrón”). Mil millones de años antes del Big Rip, la energía fantasma superará a la atracción gravitacional que une a unas galaxias con otras y se desmembrarán los cúmulos de galaxias. Sesenta millones de años antes del fin, se desgarran las galaxias. Tres meses antes del Big Rip, el efecto alcanza la escala de los sistemas planetarios: los planetas se desprenden de sus estrellas. Faltando 30 minutos para el postrer momento, los planetas se desintegran. En la última fracción de segundo del Universo los átomos se desgarran. Luego, nada.
EL único consuelo que nos queda es que no seremos espectadores de este final tan nefasto.

Así que tenemos que concluir que nuestro universo se está acelerando y que hay un 70% de la energía necesaria para ello que no sabemos de dónde ha salido. Por lo que tenemos un problema cosmológico importante, hay una expansión comprobada pero se está acelerando. Todo indica que hay un comportamiento del universo que no entendemos, y le hemos puesto el nombre de ENERGÍA OSCURA. Nuestro consuelo es que tenemos muchos modelos que hablan de energía oscura, y que dan posibles soluciones.
Espero haber dado una idea en el ámbito de la cosmología y de cuanto ha evolucionado esta ciencia en los últimos anos. Claramente todavía hay mucho más que aprender. En los próximos años podría haber descubrimientos que afectaran nuestra visión e interpretación de lo infinitamente grande y lo infinitamente pequeño.

REFLEXION:

El motivo principal por el cual elegí este texto es porque en lo personal me causa mucha curiosidad el saber más sobre algo tan inmenso como lo es el universo y el espacio, fue la excusa perfecta para dedicar tiempo a explorar e investigar un poco más de esto. Partiendo del escrito y viendo que provenía de una fuente bastante confiable me aventure a investigar un poco y aunque tuve bastantes contratiempos ya que es un temas demasiado extenso y con términos demasiado complejos, tome como base definitiva el texto sugerido ya que fue el que me resulto mucho más fácil de comprender y con términos comprensibles. Siempre tuve al alcance el diccionario y algunos otros medios como revistas cosmológicas de las cuales me forme una idea más clara y comprensible del tema.