La tercera y última parte de una brevísima historia del universo |
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A1689-zD1, una de las galaxias más luminosas y más distantes, se encuentra a 12 800 millones de años-luz de distancia, tan lejos que a causa de la expansión del universo su luz ha sufrido un corrimiento al rojo tan grande que solamente puede ser vista con cámaras infrarrojas. En los recuadros de la derecha es no se puede ver con la cámara de luz visible del Hubble, pero sí con su cámara de infrarrojos y con la del telescopio espacial Spitzer. © NASA/ESA/JPL-Caltech/STScI |
Bien, ya estamos en la tercera parte de nuestra Cosmología. Hasta ahora, hemos cubierto la historia del universo (parte 1) hasta la época actual parte 2). Pero, ¿qué sucederá después?; ¿cómo llegará a su fin nuestro universo?. Y lo que también es muy importante: ¿cómo podemos estar seguros de que las cosas se desarrollaron así?
En cierta oportunidad, Robert Frost escribió: “algunos dicen que el mundo acabará en fuego; otros dicen que acabará en hielo”. De la misma forma, algunos científicos han postulado que el universo sufrirá una muerte dramática y cataclísmica, ya sea por un “Gran Desgarro” (Big Rip) o por una “Gran Implosión” (Big Crunch), o por un lento y más gradual “Gran Congelamiento” (Big Freeze).
El destino final de nuestro cosmos tiene mucho que ver con su forma. Si el universo fuera abierto, como una silla de montar, y la densidad energética de la energía obscura aumentara sin límites, la tasa de expansión del cosmos llegaría a ser tan grande que finalmente que incluso los átomos quedarían destrozados: un “Gran Desgarro”. Inversamente, si el universo fuera cerrado, como una esfera, y la fuerza de la gravedad triunfara sobre la influencia de la energía obscura, la expansión del cosmos llegaría finalmente a detenerse y luego a revertirse, colapsando sobre sí mismo en una “Gran Implosión”.
Sin embargo, a pesar de la belleza poética del fuego, las observaciones actuales están a favor de un final helado para nuestro universo: un “Gran Congelamiento”.
Los científicos creen que vivimos en un universo espacialmente plano cuya expansión se está acelerando debido a la presencia de la energía obscura; sin embargo, la densidad energética total del cosmos es muy probablemente menor o igual a la así llamada “densidad crítica”, de modo que no habrá un Gran Desgarro. En cambio, los contenidos del universo finalmente se alejarán muchísimo unos de otros y el calor y el intercambio de energía cesarán. El cosmos habrá alcanzado un estado de entropía máxima y ninguna forma de vida podrá sobrevivir.
¿Depresivo y un poco anti-climático? Quizás. Pero todo esto será imperceptible hasta que el universo haya alcanzado una edad doble de la actual.
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Destinos probables del universo. |
Bien, antes que nada, sabemos sin ninguna duda que el universo se está expandiendo. Las observaciones astronómicas demuestran consistentemente que la luz de las estrellas distantes siempre muestra un corrimiento al rojo en relación con nosotros, es decir que su longitud de onda se ha estirado debido a la expansión del cosmos (ver Wikipedia).
Esto lleva a dos posibilidades cuando se hace retroceder el reloj: o el universo en expansión ha existido siempre y su edad es infinita, o comenzó a expandirse a partir de una versión más pequeña de sí mismo en un momento específico del pasado y, por lo tanto, tiene una edad definida. Por largo tiempo, los proponentes de la teoría del Estado Estacionario (Steady State) apoyaron la primera explicación. No fue hasta que Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron en 1965 la radiación cósmica de fondo de microondas que la teoría del Big Bang (Gran Estallido) se convirtió en la explicación más aceptada sobre el origen del universo.
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En el corrimiento al rojo por efecto Doppler, las ondas de luz se comprimen en razón de la velocidad de la fuente, y se vuelven más azules cuando esa fuente se acerca al observador, y se estiran (haciéndose más rojas) cuando la fuente se acerca. © Ales Tosovsky/ http://tomsastroblog.com/ |
¿Por qué? Algo tan grande como nuestro cosmos necesita mucho tiempo para enfriarse completamente. Si, de hecho, el universo comenzó con el tipo de energías abrasadoras que predice la teoría del Big Bang, los astrónomos deberían todavía observar actualmente un poco de los restos de ese calor. Y así lo hacen: un resplandor uniforme de 3K (tres grados Kelvin, o absolutos) que se encuentra disperso parejamente en todos los puntos del cielo. No solamente eso, sino que el satélite WMAP y otros similares han observado diminutas inhomogeneidades en la radiación cósmica de fondo que se ajustan con precisión al espectro inicial de fluctuaciones cuánticas predicho por la teoría.
¿Qué más? Demos un vistazo a las abundancias relativas de los elementos ligeros en el universo. Recordemos que durante los primeros minutos de la vida del joven universo la temperatura ambiente era lo suficientemente alta como para que ocurriera fusión nuclear. Las leyes de la termodinámica y la densidad relativa de los bariones (es decir, de protones y neutrones) juntos determina exactamente cuánto deuterio (hidrógeno pesado), helio y litio se podría haber formado en esa época.
Tal como son las cosas, hay mucho más helio (un 25% más) en nuestro universo actual del que podría haberse creado por la nucleosíntesis en el centro de las estrellas. En cambio, un universo joven muy caliente, tal como el postulado por la teoría del Big Bang, produce exactamente las proporciones de elementos livianos que los científicos observan en el universo actual.
Pero aún hay más. La distribución de la estructura a gran escala del universo puede ser cartografiada muy bien basándose únicamente en las anisotropías observadas en la radiación cósmica de fondo. Incluso la estructura actual a gran escala luce muy diferente de la que se puede ver con un gran corrimiento al rojo (es decir, la que está muy lejos, o lo que es lo mismo, la que vemos tal como era en las primeras épocas del cosmos), lo que implica un universo dinámico y en evolución. Además, la edad de las estrellas más viejas parece ser consistente con la edad del cosmos que nos da la teoría del Big Bang.
Como cualquier teoría, tiene sus debilidades. Por ejemplo, el problema del horizonte o el del espacio plano o los de la energía y materia obscuras. Pero en general, las observaciones astronómicas coinciden con las predicciones de la teoría del Big Bang mucho más que con las de cualquier otra teoría rival. Hasta que eso cambie, parece que la teoría del Big Bang ha llegado para quedarse.
¿Qué más? Demos un vistazo a las abundancias relativas de los elementos ligeros en el universo. Recordemos que durante los primeros minutos de la vida del joven universo la temperatura ambiente era lo suficientemente alta como para que ocurriera fusión nuclear. Las leyes de la termodinámica y la densidad relativa de los bariones (es decir, de protones y neutrones) juntos determina exactamente cuánto deuterio (hidrógeno pesado), helio y litio se podría haber formado en esa época.
Tal como son las cosas, hay mucho más helio (un 25% más) en nuestro universo actual del que podría haberse creado por la nucleosíntesis en el centro de las estrellas. En cambio, un universo joven muy caliente, tal como el postulado por la teoría del Big Bang, produce exactamente las proporciones de elementos livianos que los científicos observan en el universo actual.
Pero aún hay más. La distribución de la estructura a gran escala del universo puede ser cartografiada muy bien basándose únicamente en las anisotropías observadas en la radiación cósmica de fondo. Incluso la estructura actual a gran escala luce muy diferente de la que se puede ver con un gran corrimiento al rojo (es decir, la que está muy lejos, o lo que es lo mismo, la que vemos tal como era en las primeras épocas del cosmos), lo que implica un universo dinámico y en evolución. Además, la edad de las estrellas más viejas parece ser consistente con la edad del cosmos que nos da la teoría del Big Bang.
Como cualquier teoría, tiene sus debilidades. Por ejemplo, el problema del horizonte o el del espacio plano o los de la energía y materia obscuras. Pero en general, las observaciones astronómicas coinciden con las predicciones de la teoría del Big Bang mucho más que con las de cualquier otra teoría rival. Hasta que eso cambie, parece que la teoría del Big Bang ha llegado para quedarse.
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Artículo original: “Cosmology 101:
The End”
Por Vanessa D'Amico
Fecha: Marzo 29, 2011
Enlace con el artículo original: aquí
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