Sobre el lado oscuro del Universo: la materia que siempre había estado ahí pero nadie se había dado cuenta
Yared Gutiérrez Pinzón
UnADM
Curso propedéutico
Eje 4: Actividad 1- Lectura y escritura exploratoria
10/06/2015
Introducción
Una pregunta intrínseca al ser humano es conocer su origen, de dónde viene y hacia dónde va. Y eso incluye el universo en el que vivimos. ¿De qué estamos hechos, y con mayor formalidad de qué está hecho el universo?, ¿es toda la materia y la energía observable?, ¿qué es la materia y la energía oscura? Sin duda, la materia de la que estamos hechos nosotros, los animales, las plantas, las rocas y todo lo que vemos ha sido una parte importante del principio inquisitivo humano, pero aún más tratar de entender lo desconocido. En su texto “El lado oscuro del Universo”, el físico y divulgador de la ciencia Sergio de Régules, trata de explicar una parte del universo que hasta hoy en día parece aún desconocida (ya que no existen formas de medirla ni estudiarlas de manera experimental) y en cierto sentido un poco controversial, me refiero a la materia y a la energía oscura.
Desarrollo
La luminosidad de la materia en el universo ha permitido a los astrónomos calcular la distancia entre dos cuerpos a partir de la intensidad de la luz que reflejan. Es decir, entre más cercano sea el objeto su intensidad lumínica será mayor, mientras que los cuerpos más lejanos tendrán una intensidad menor, siempre y cuando se suponga que si los dos objetos se encontraran a la misma distancia también tendrían la misma intensidad lumínica. Esta es una constante física, que le permitió a Edwin Hubble en 1929 desarrollar la ley de Hubble, según la cual entre más lejana esté una galaxia su luminosidad tenderá al espectro rojo, mientras que si está más cercana será azul. Con esta ley, junto con el efecto Doppler se determinó que las galaxias siguen expandiéndose, pues a principios del siglo XX, se encontró que existían más galaxias con corrimiento al rojo que al azul, es decir, que las galaxias se estaban alejando cada vez más y más rápido entre sí.
La constante o ley de Hubble, permitió a los astrónomos corroborar una teoría propuesta por Georges Lemaitre (Artigas, 1995) sobre el origen del universo llamada “big-bang” o la teoría de “la gran explosión”. Según la cual en un principio existía únicamente una partícula muy pequeña, junto con energía. Esta partícula (presumiblemente una partícula precursora del hidrógeno, el elemento más sencillo conocido) estaba muy concentrada, con una temperatura muy alta y en un espacio muy limitado. De acuerdo con la gran explosión la cantidad de materia y energía generada en ese entonces era tan alta y en un espacio tan pequeño que de un momento a otro explotó, debido a la acción de una fuerza repulsiva o repulsoria (una hipótesis surgida en los años 80 denominada hipótesis inflacionaria), lo que produjo de un instante a otra el origen de una mayor cantidad de materia y energía; las cuales debido a la gran fuerza propulsada por la violenta explosión se expandieron y, de hecho, lo siguen haciendo. La materia generada fue más compleja que el elemento hidrógeno, generando todos los elementos conocidos de nuestra tabla periódica. Una prueba de la gran explosión es la llamada radiación de fondo, un ruido que siempre se escucha y cuyo origen parecía desconocido, hasta que se supuso que su origen deriva del big-bang.
Partiendo de la hipótesis inflacionaria los físicos tienen tres candidatos a elegir, con respecto de la geometría del espacio. La primera de ellas es la plana cuyas características responden a la geometría euclidiana (es decir aquella que conocemos como geometría plana, o curvatura nula y que cumple con los cinco postulados de Euclídes), según la cual en el universo no existiría ni mucha ni poca energía y materia. Las otras dos surgieron a partir del establecimiento de la teoría general de la relatividad propuesta por Albert Einstein en 1916. Una de ellas correspondería a una curvatura negativa, en caso de que el universo contenga poca materia y energía; por otra parte podría tener una curvatura positiva si la geometría del cosmos contuviera mucha materia y energía. (Véase la figura 1 para entender el tipo de geometría de acuerdo con la cantidad de materia y energía que existe en el espacio)
Figura 1. Los tres tipos de geometría espacial (tomado de Sequeyro, 2015)
La importancia de conocer qué tipo de geometría tiene el universo radica en la suposición de si el universo seguirá expandiéndose indefinidamente (geometría plana y curvatura negativa) o si bien, de un momento a otro dejará de expandirse y comenzará a juntarse nuevamente (curvatura positiva).
Pero, ¿en realidad existe la cantidad suficiente de materia y energía para suponer que el universo sigue expandiéndose y lo seguirá haciendo tal como establece la hipótesis inflacionaria?, la respuesta a principios del siglo XX era: ¡no!
La materia y energía que pueden observarse y medirse con la instrumentación actual, parece no ser suficiente para sostener la idea de que el universo continúa expandiéndose. A principios de los 90 los cosmólogos concluyeron que debe existir una parte del universo desconocida que contiene la otra parte de la materia y energía necesaria para sostener la hipótesis inflacionaria, y por tanto la teoría de la expansión del universo.
La respuesta apareció cuando dos grupos de astrónomos y cosmólogos especialistas en supernovas, encontraron al menos dos supernovas (estrellas que explotan y arrojan su material al exterior destruyendo o modificando la forma de la estrella, y cuya luminosidad es tan intensa que permite observarlas fácilmente y medir a qué distancia se encuentran de la tierra; AstroMía, 2015). Aunque, es necesario recordar que la luz de una estrella que podemos observar ha viajado miles de millones de Km, puesto que la luz viaja a una velocidad de 300 mil Km/ segundo, la luz que observamos a la distancia se generó hace miles de años, así que en realidad vemos una luz del pasado. En 1998 los cosmólogos habían estudiado más de 40 supernovas cuya intensidad lumínica no coincidía con lo esperado, pues su luminosidad era un 25% más tenue. Lo cuál iba en contra de la teoría sobre el retroceso de la expansión del universo, de hecho, su conclusión fue que el universo está acelerando su expansión. Esta conclusión tiene implicaciones en la estimación de la edad del universo (debe ser aún más antigua de lo que se suponía).
La materia y energía oscura parecen complementar la teoría de la geometría plana del universo, pues proporcionarían la cantidad de materia y energía que el modelo exige. Pero ¿qué es la materia oscura?
Recordemos que existe una fuerza que sostiene el universo, llamada gravedad. La gravedad, según la hipótesis inflacionaria estaría perdiendo la batalla contra una fuerza repulsiva antigravitatoria, propuesta por Einstein con el nombre de constante cosmológica. Puesto que la constante cosmológica siempre está presente, haya o no materia visible disponible se piensa que esta constante cosmológica es en sí misma la energía oscura.
Otra explicación sobre la energía oscura es su procedencia a partir de un campo conocido como quintaescencia, o también llamado éter moderno por su composición intrínseca al universo, y cuya responsabilidad sería la aceleración actual del universo (García-Bellido, 2011).
Por otra parte, la materia oscura que compone la mayor parte del universo no emite ni absorbe ningún tipo de radiación, por lo que no puede ser detectada por ningún telescopio. Y aunque no la vemos sabemos que está ahí debido a los cambios gravitacionales que provoca (recordemos la constante cosmológica). Kevork Abazajian, un cosmólogo, ha propuesto que la materia oscura está compuesta por neutrinos, partículas subatómicas con una masa muy pequeña. Ya que no tienen carga (por eso son neutros), no pueden interaccionar con los campos electromagnéticos, pero si lo hacen con la gravedad. Aunque sus modificaciones son mínimas e imperceptibles, pueden atravesar la materia sin ser modificados. Por lo que son buenos candidatos para ser considerados los componentes principales de la materia oscura (Cultura científica, 2015).
Gracias a la ahora reconocida existencia de la energía y materia oscura el fin del universo ha sido reconsiderado, puesto que ahora se piensa que el universo seguirá expandiéndose cada vez más hasta que comience a desgarrarse, debido a la acción de la denominada energía fantasma (un tipo de energía oscura).
Conclusiones
Como hemos revisado la existencia de una materia y energía no visibles, ha transformado las nociones sobre la composición del universo, su geometría e inclusive el final que pudiera tener. La ciencia se construye a partir de hipótesis que deben ser comprobadas para poder construir conocimiento, pero si como en este caso, aún no existen las herramientas necesarias para llevar a cabo experimentos que comprueben estas hipótesis, tenemos que conformarnos con teorías, eso sí, bien argumentadas y que en su mayor parte coincidan con las observaciones del fenómeno estudiado hasta el momento.
Referencias:
| · Artigas, M. (1995). Ciencia y fe: el origen del universo Georges Lemaitre: el padre del big-bang. Aceprensa. Recuperado el 08/06/2015 de: http://dadun.unav.edu/bitstream/10171/7354/1/Ciencia%20y%20fe%20el%20origen%20del%20universo.pdf
· AstroMía. (2015). Supernovas. Recuperado el 09/06/2015 de: http://www.astromia.com/universo/supernovas.htm · Cultura científica (2015). Un neutrino estéril como candidato a materia oscura. Recuperado el 10/06/2015 de: http://culturacientifica.com/2014/04/30/un-neutrino-esteril-como-candidato-materia-oscura/ · De Régules, S. (2003). El lado oscuro del universo. ¿Cómo ves?, N°. 58, (Pp. 10-15). México: UNAM. Recuperado el 08/06/15, de: http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/58/el-lado-oscuro-del-universo · García-Bellido, J. (2011). La quintaescencia o el éter moderno. Investigación y Ciencia. Recuperado el 09/06/2015 de: http://www.investigacionyciencia.es/blogs/astronomia/17/posts/la-quintaesencia-o-el-ter-moderno-10313 · Sequeyro, L. E. (2015).Picasso tenía cerebro de científico. Revista KYA. Recuperado el 09/06/2015 de: http://www.revistakya.com/sin-categoria/picasso-tenia-cerebro-de-cientifico Reflexión: Este tema lo escogí por dos razones: la primera es que conozco a Sergio de Régules de manera personal, él nos dio una clase de divulgación de la ciencia en un diplomado, además soy una seguidora de su sección en la revista ¿Cómo ves?, por otra parte, la materia oscura junto con el tema de los agujeros negros siempre me han llamado la atención, y dentro de los temas que nos ofrecían era el que menos conocía y el que por demás más me interesaba. Por otra parte, con respecto a la pregunta ¿de dónde partiste para empezar a escribir?, pues me pregunté qué fue lo que me dejó el texto como reflexión, y mi respuesta fue: ¿de qué está hecho el universo? Y ¿cómo se transforman las teorías científicas a través del tiempo? Nota* No entiendo como justificar el texto en el blog |
yaredpinzon 