Introducción
La Cosmología no tiene nada que envidiar a la
ciencia ficción. El Universo parece más misterioso que nunca, con
evidencias que indican la existencia de un enigmático ingrediente: la
‘energía oscura’. Esta energía estaría acelerando la expansión del
Universo y provendría del... ¡espacio vacío! Junto a la materia oscura,
cuya naturaleza también desconocemos, sería la responsable de que el
Universo sea plano, tal como predice la teoría inflacionaria (Régules,
2003). ¿Cómo miden los astrónomos las distancias que hay entre dos objetos
en el espacio?, ¿Cómo se origino la teoría del big bang?, ¿Porqué se
mueven los astros?, ¿cómo se calcula la edad del universo? y ¿qué es la materia
oscura?, son los temas que se abordaran en el presente escrito, el cual, cabe
señalar no pretende ser exhaustivo, más bien busca
ser didáctico e ilustrativo sobre el papel que juega la energía oscura en la evolución del
universo.
Desarrollo
¿Por qué la manzana cae y se mueven los astros?
De acuerdo con la leyenda, Issac Newton
reflexionaba, mientras descansaba sobre un manzano, sobre el porqué los
astros (planetas, estrellas etc.) del cielo se mueven, cuando vio caer una
manzana al suelo. Este hecho tan revelador para él pues le hizo comprender la
clave para resolver el problema que tantos dolores
de cabeza le había generado: se percato de que el
movimiento de los cuerpos celestes es regido por la misma fuerza que atrae una
manzana al suelo, esto es, la fuerza de gravedad (Hacyan, 2014). Tal
como y como ocurre normalmente, detrás de un genio existen mentes
brillantes de con su tenue luz iluminan la oscuridad de la noche, e Issac
Newton no fue la excepción, pues antes de él, hubo un Copérnico, un Kepler
e incluso un Robert Hooke, que justo es decirlo, desarrollo en 1674 el intento
más serio para abordar el tema del movimiento de los cuerpos celestes. Newton
no solo se apoyo de los hombros de gigantes sino también sobre sus propios
pies, utilizando un esplendido formalismo matemático que él mismo había
inventado en su juventud -el cálculo diferencial-
logró desmostar que los movimientos de los cuerpos celestes -incluida
la tierra- son producto de la atracción gravitacional (op.cit).
El modelo newtoniano puede ser resumido de la
siguiente manera (Dickson, 1975):
- Todas las estrellas son similares al sol, tanto en tamaño como en brillantez
- Las propiedades del universo son homogéneas y que estas son idénticas sin importar la dirección desde la que estas son examinadas
- El universo es estático e infinito en extensión
La expansión del universo
Hoy día se acepta que el universo no
es estático, o por lo menos eso fue lo que se nos enseño cuando nos
hablaron del origen del universo, la famosa teoría del Big Bang,
sin embargo, esto no siempre fue así, incluso, lo contrario era considerado
como cierto a principios del siglo pasado. Fue durante el
transcurso del siglo XX que hemos pasado de pensar de
que del Universo era estático a pensar que el universo se
está expandiendo y que las galaxias se están alejando las unas de las otras. El
responsable de este movimiento de pensamiento fue el astrónomo Edwin
Hubble quien demostró que las galaxias más lejanas
se alejan a mayor velocidad, Hubble realizó una comparación de los datos
de corrimiento al rojo de las galaxias, esto es, el grado de
enrojecimiento de la luz de una galaxia es debido a la velocidad con que
se aleja, mientras la luz de una galaxia se ve más roja es cuando ésta se aleja
y cuando esta es más azul es porque se acerca (Régules, 2003). La Ley Hubble señala que cuanto más lejos está una
galaxia, más rápido se aleja y que la relación entre distancia y velocidad es
una simple proporcionalidad directa: una galaxia al doble de la distancia se
aleja al doble de la velocidad, una al triple, al triple. El trabajo de Hubble
marco la senda para el desarrollo de la teoría del Big Bang como
explicación del origen del Universo.
Figura 1. Representación de
la expansión de las galaxias según Hubble.
Lo anterior, lleva consigo una implicación lógica, lo que se está
separando hoy, en el pasado debió estar unido; como el globo que inflamos y al
que después dejamos desinflarse. Por lo tanto, si las galaxias se están
separando, en el pasado debieron estar unidas. Con lo anterior, se plantea que en
un pasado muy pero muy remoto se encontraban concentradas en una región muy
pequeña y muy caliente “…—y no eran galaxias, sino una mezcla increíblemente
densa de materia y energía— (op.cit)…”, este planteamiento se le conoce como el
modelo inflacionario, el cual plantea
que en la primera fase del origen del universo, en una fracción de segundo, una
fuerza de repulsión muy importante hizo que el Universo pasara de un tamaño
menor al de un átomo a un tamaño mayor que el de un limón en un periodo de
tiempo muy pequeño.
Figura 2. Modelo Inflacionario
del Universo.
El razonamiento anterior tiene algunas
implicaciones, por ejemplo, para la determinación de la edad del universo se partía
del supuesto de que la fuerza de gravedad, sí esa que propuso Newton, frenaba
la expansión del universo y por lo tanto el movimiento de las galaxias y los
cuerpos contenidos en este último. Si en vez de frenarse, se acelera, el
cálculo cambia y el Universo resulta más antiguo.
Una segunda implicación es que el Universo en
expansión tiene que ver con la fuerza de gravedad. Ésta es una fuerza de
atracción y, en efecto, tiende a frenar la expansión del Universo pero entonces,
¿quién está provocando la expansión del universo?, pensemos, por ejemplo, en cuando
lanzamos una piedra al aire ¿qué sucede?, sucede que esta llega tan alto como nuestras
fuerzas nos lo permitan ¿cómo podemos hacer que llegué más alto? tal vez si
usamos un medio más fuerte como lo puede ser una catapulta la piedra llegue más
alto, pero aun así esta volverá al cuerpo que la atrae y esto es así debido al efecto
de la gravedad, es decir, la fuerza de gravedad que provoca la tierra es más
fuerte que la energía que utilizamos para lanzar la piedra. Los cosmólogos han
concluido que la energía que provoca dicha expansión es debido al hecho de que
hay más energía que la que podemos ver, la llaman energía oscura.
Sin embargo, la energía oscura le hace honor a su
nombre ya que ha eludido al entendimiento científico y como dice el astrofísico Michael Turner de la
Universidad de Chicago citado por Patrick L. Barry (2001) “Aunque no sepamos
qué es la energía oscura, sabemos con certeza que entenderla nos
dará pistas cruciales en la búsqueda para la unificación de las fuerzas y
las partículas en el Universo, y que el camino hacia dicho entendimiento
necesita de telescopios y no de aceleradores".
Conclusión
Para descifrar y entender la evolución
de nuestro universo es necesario, por un lado, de observaciones precisas y por
otro de un lenguaje adecuado para interpretar estas mediciones y es ahí donde la
cosmología tiene un papel fundamental. La precisión de las mediciones en los últimos años nos
ha confirmado que el cosmos empezó muy pequeño, caliente, homogéneo y casi
isotrópico, y con el paso del tiempo ha ido creciendo, enfriándose y se han ido
formado grumos de materia (estrellas, galaxias y cúmulos de ellas). Un gran
éxito para el modelo de la Gran Explosión. Sin embargo, estas mismas
observaciones nos han llevado a postular a la elusiva y enigmática energía
oscura. Seguramente el entendimiento de esta sustancia nos dará enormes
sorpresas. La comprensión del origen del universo permanece en su lado oscuro.
Reflexión
¿Por qué elegi este tema?:
Les comento que elegi el tema sobre el que versa la presente entrada ya que la ciencia, la astronomía siempre me han llamado la atención el mirar, como dice Dickson, la boveda de la noche siempre me a causada una admiración y a despertado siempre mi imaginación.
¿De dónde parti para empezar a escribir?
En relación a esta pregunta, lo que realize como primer paso fue leer el texto base, y despues decidi elaborar un esqueleto de los temas que abordaria, posteriormente busque información relacionada a los temas descritos en dicho borrador.
Referencias
- Dickson, F. (1975). La bóveda de la noche. México: FCE.
- Hacyan, Shahen (2014). Los hoyos negros y la curvatura del espacio. 3 ed. México. FCE, SEP, Conacyt.
- Patrick L. Barry (2001). A Supernova Sheds Light on Dark Energy. Recuperado el 23/11/15 de: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast03apr_1/
- Régules, S. (2003). El lado oscuro del Universo. ¿Cómo ves?, 58, pp.11-15.
