“Pregúntale a un astrónomo” Teorías sobre el universo: el Big Bang, Big Crunch, universos paralelos… ¿cuánto realmente conocemos del nuestro? Parte 1

Por

por Néstor Espinoza*

Seguimos contestando las preguntas seleccionadas y, en esta primera columna sobre el tema, intentaré sumarizar algunos de los grandes dilemas, descubrimientos y problemas sobre el universo y sus teorías, a partir de la pregunta inicialmente realizada por nuestros lectores Leonardo Wolf, Alejandra Bravo y Mentxu Zarzar.

Recuerdo que de muy pequeño me intrigaba la idea del “infinito”. Nunca voy a olvidar cuando le pregunté a mi mamá que “cuánto tiempo tenía que estar contando para llegar al infinito”, a lo que ella me respondió que nunca llegaría porque, bueno, ¡es el infinito! Gran sorpresa me llevé cuando, como si lo anterior fuese poco, escuché la idea de que el universo (sí, este lugar en el que vivimos) podría ser infinito.

En realidad, las propiedades del universo medidas a la fecha son bastante enigmáticas y, sin duda, súper interesantes: primero, todos los objetos en el universo (y cuando me refiero a objetos me refiero a grandes cúmulos o agrupaciones de galaxias, es decir, grandes grupos de materia) parecen estar alejándose unos de los otros (la llamada “expansión del universo” descubierta por Hubble en 1929), lo que se ha medido con bastante precisión a la fecha. Como si eso fuese poco, los objetos no sólo se alejan, sino que lo hacen aceleradamente; tal y como si una fuerza extraña obligara a todos los objetos a alejarse unos de otros cada vez más rápido (la llamada “expansión acelerada del universo”, descubrimiento por el cual Perlmutter, Schmidt & Riess se llevaron el Premio Nóbel de Física el año recién pasado). Además de todo lo anterior, si logras apuntar un telescopio (bueno, un radiotelescopio, pues un telescopio no podría “ver” en este caso) “por entremedio” de las estrellas y las galaxias, como queriendo mirar “hacia el fondo” te encuentras con un brillo que es (casi) uniforme, no importa en la dirección que apuntes: tal cual como si fuésemos actores de teatro y las luces apuntaran hacia nosotros sobre un escenario (la llamada “Radiación de fondo de  Microondas”).

¿Qué hace que el universo se expanda?, ¿tiene un final esta expansión?, ¿empezó en algún momento o “siempre” ha sido así?, ¿qué es ese brillo de fondo, quizá alguien dejó prendida la luz? Todas estas temáticas las abarca un área de la astronomía que se llama cosmología (estudio del cosmos).

Sin duda, la teoría más conocida es la del Big Bang. Ésta nace entre los años 1920-1930 de la mano de Alexander Friedmann, un físico de la antigua Rusia Soviética. La idea es más o menos así: supongamos que el universo es en realidad la tela de un globo en la que la materia está “adherida” e inflamos el globo. Así, éste se expande y todos los objetos se alejan unos de los otros (¡tal como lo observó Hubble!). De esta manera, si miramos el proceso hacia atrás, hubo un momento en el cual el globo estuvo mucho más desinflado y toda la materia estaba muy densificada: ¡ésa es la idea del Big Bang! (y no, la teoría del Big Bang jamás habla de una “explosión” como lamentablemente el nombre sugiere; la teoría solamente indica un momento inicial muy denso y nada más que eso… ¡es el espacio-tiempo en sí [la tela del globo] la que se estira y “acarrea a la materia” y no ésta la que se aleja, según este modelo! Insisto: “parece” que es la materia la que se mueve pero, según la teoría de Friedmann, es el espacio-tiempo en sí el que se estira). Si se están preguntando “qué hubo antes”, “qué creo el globo”, etc., pues no tenemos idea aún (bueno, sí hay ideas, pero creo que entienden a qué me refiero). La física a esas altas densidades se vuelve un tanto complicada y son justamente experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), los que nos ayudarán a entender “de verdad cómo era la cosa” en esos tiempos.

Obviamente, el Big Bang no es una teoría conocida “porque sí”: tiene mucha evidencia a su favor. En particular, es capaz de explicar los tres fenómenos extraños que les comenté en un inicio: la expansión, su aceleración (a través de la expansión del espacio-tiempo) y el fondo de radiación de microondas, siendo esta radiación sin duda “la mejor” predicción de la teoría del Big Bang. La cosa es algo como esto: si “desinflas el globo” toda la materia está muy densificada, lo que significaría que estaría a una temperatura muy grande. Como todo sería, a lo más, gaseoso y confuso, se puede modelar cuál sería la temperatura a la cual estaría este gas y en qué momento la luz efectivamente podría haber escapado de este gas tan denso: la teoría puede modelar exactamente qué colores (que longitudes de onda) esperaríamos salieran de ese gas, lo que podríamos observar como un brillo… ¡y éste modelo calza casi a la perfección con la radiación de fondo de microondas! En otras palabras, ¡estamos siendo bombardeados por remanentes de ese gas densificado!

A pesar de toda la evidencia anterior, hay otras preguntas por resolver: ¿la expansión del universo continuará para siempre?, ¿si es acelerada, entonces en algún momento se “desgarrará” el espacio-tiempo?, ¿qué pasaría entonces? (la llamada teoría del “Big Rip”); ¿Qué sucede si en vez de “desgarrarse” tiene un límite y se vuelve a contraer? (la teoría del “Big Crunch”)… ¿Y qué pasaría si esta expansión en realidad es oscilatoria (es decir, se expande y se contrae múltiples o infinitas veces)?… ¡todo esto y más, en la próxima columna!

*Néstor Espinoza – Astrónomo (PUC), Candidato a Doctor en Astrofísica (PUC) e Investigador del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) – @nespinozap

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