Si alguien nos preguntara: ¿De dónde salió nuestro Sistema Solar?, no lo tendríamos nada fácil para dar una respuesta satisfactoria (por cierta) y, nos tendríamos que limitar a especular conforme a los conocimientos astronómicos que tenemos, sobre lo que aquí pudo pasar hace ahora de ello unos 5.000 millones de años. Por aquel entonces (un poco antes quizás), la región brilló intensamente, una Supernova explotó y dejó tras ella una Nube de Gas y Polvo que se contrajo con la ayuda de la fuerza de Gravedad y, giró y giró mientras se contraía más y más hasta que, en su centro, la presión y la temperatura hicieron surgir una protoestrellas.

Los átomos presentes en el centro llegaron a alcanzar una inmensa presión y densidad que, al mismo tiempo, elevó la temperatura hasta millones de grados. Esos átomos se fusionaron y aquél núcleo comenzó a brillar en el centro de un torbellino que no dejaba de girar mientras el fenómeno producía energía y turbulentos remolinos se formaban aquí y allá mientras que, nueva materia se iba acumulando gracias a la fuerza gravitatoria a aquel maremagnum de material candente del que, de vez en cuando, y gracias a la violencia de los giros con ayuda del material plasmático que se había formado, se desprendían grandes conglomerados de material que salían disparados a grandes distancias, sin poder romper la conexión gravitatoria que les seguía uniendo a centro principal.

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Todos los objetos del Universo son el resulta de fuerzas antagónicas que, al ser iguales, se equilibran y consiguen la estabilidad. Las estrellas son el mejor ejemplo: La Gravedad trata de comprimir a la estrella que, mediante la fusión tiende a expandirse y, la lucha de esas dos fuerzas crea la estabilidad.

Estas estructuras, podemos decir que son entidades estables que existen en el Universo. Existen porque son malabarismos estables entre fuerzas competidoras de atracción y repulsión. Por ejemplo, en el caso de un planeta, como la Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la Gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e (electrón), h (constante de Planck), G (constante de gravitación) y mp (masa del protón), c (la velocidad de la luz en el vacío). Pero, ¿que es el Tiempo de Planck.

Tiempo de Planck

10^-43 s.

Es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck. Está dado por  segundos, donde G es la constante gravitacional (6’672 59 (85) ×10^-11 N m² kg^-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2π = 1’054589 × 10^-34 Julios segundo) y c es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

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Cuando hablamos de “Estrellas de Quarks”,  “Materia Oscura”, “Bosón de Higgs”, “Singularidad”, “vacío”, Supercuerdas”, o,  Teoría de Todo” entre  otros muchos conceptos de física, astrofísica o astronomía no podemos dejar de plantearnos una pregunta: ¿Estará la teoría realmente confirmada o, por el contrario será que los experimentadores han sucumbido bajo la pressión de los teóricos?

En una prestigiosa página de ciencia, en relación al Bosón de Higgs, el pasado día 13 de Julio, se planteaba ésta pregunta: ¿El bosón de Higgs descubierto en el LHC es el predicho por el modelo estándar?

La combinación de todos los resultados experimentales disponibles, tanto en el Tevatrón (CDF+DZero) como en el LHC (Atlas+CMS), indica que el bosón escalar con una masa de 125,5 GeV descubierto el 4 de julio es el bosón de Higgs del modelo estándar. Si no lo es y se trata de un “impostor” (yo suelo llamarle un “primo”), la diferencia entre ambos es muy pequeña. La figura que abre esta entrada muestra que el descubrimiento de la nueva partícula tiene 6,9 sigmas de confianza estadística (la banda gris marca ±1 σ). Además, el cociente entre la tasa de producción de  la nueva partícula y la tasa de producción predicha por el modelo estándar es de solo μ = 1,02 ± 0,15, lo que implica un gran acuerdo con el valor predicho μ = 1. El mejor ajuste combinado para la masa del Higgs es m = 125,5 ± 0,54 GeV, como muestra la figura de abajo.

En resumen, el ajuste entre la nueva partícula y el bosón de Higgs es muy bueno, luego mientras nadie demuestre lo contrario, se ha descubierto el bosón de Higgs del modelo estándar. Este análisis y las figuras anteriores aparecen en Pier Paolo Giardino, Kristjan Kannike, Martti Raidal, Alessandro Strumia, “Is the resonance at 125 GeV the Higgs boson?,” arXiv:1207.1347, Submitted on 5 Jul 2012. (la fuente en Francis (th)E mule Science’s News).

Hablamos de aproximación y nada es aún seguro, queda mucho trabajo por delante para poder confirmar, asegurando que se trata de hecho, del famoso Bosón de Higgs.  Pero, tal y como están las cosas, la inmensa cantidad de dinero que se ha empleado en el Proyecto, las personas que están implicadas en el mismo… nos llevan a plantearnos otra pregunta: ¿Son esos resultados reales o son simplemente el producto de los buenos deseos? Esto último es lo que aveces sospechan los críticos y los historiadores de la Ciencia. Parece que si la teoría no lo necesita, no existe, mientras que si la teoría lo requiere, todos los experimentadores lo verán rápidamente.

Claro que, este comentario está hecho con el mayor respeto hacia los experimentadores a los que, de partida, no considero sospechosos, pero esas ganas de encontrar algo…te puede llevar a “ver” lo que no hay. Un buen científico debe subestimar más que sobreestimar los resultados y la precisión de los mismos y de manera muy especial si esos resultados resultan ser de tanta importancia. Hasta tal punto lo es en este caso que, el mismísimo Modelo Estándar de la Física de Partículas e interaacciones, está pendiente de dicha confirmación para saber, de dónde procede la masa de las partículas.

Claro que, en este caso, otros experimentos posteriores nos darán las respuestas definitivas que vendrán, a confirmar aquella primera impresión positiva o, por el contrario (como pasó otras veces) delatará un error cometido. En ambos casos, tendremos la verdad y eso, ya es bastante para saber que caminos debemos o no debemos seguir.

En el tema de la materia oscura, nos encontramos también algo confusos y, tenemos experimentos para todos los gustos. Unos dicen que han  detectado materia oscura alrededor de las galaxias y, más tarde, vienen a decir que no, que no era materia oscura y que la observación se había desviado hacia derroteros engañosos. Muchos son los que confiorman la materia oscura y muchos también, los que la niegan.

Claro que todos  sabemos que “Materia oscura” es la materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias, así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas. No se debe confundir la materia oscura con la energía oscura. De acuerdo con las observaciones actuales de estructuras mayores que una galaxia,  así como la cosmología del Big Bang,  la materia oscura constituye la gran mayoría de la masa en el Universo observable. Frits Zwicky la utilizó por primera vez para declarar el fenómeno observado consistente con las observaciones de materia oscura como la velocidad rotacional de las galaxias y las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos, las lentes gravitacionales de objetos de fondo por los cúmulos de galáxias así como el Cúmulo Bala (1E 0657-56) y la distribución de temperatura de gas caliente en galaxias y cúmulos de galaxias. La materia oscura también juega un papel central en la formación de estructuras y la evolución de galaxias y tiene efectos medibles en la anisotropía de la radiación de fondo de microondas. Todas estas líneas de pruebas sugieren que las galaxias, los cúmulos de galaxias y el Universo como un todo contienen mucha más materia que la que interactúa con la radiación electromagnética: lo restante es llamado “el componente de materia oscura”. Claro que, también todo esas anomalías observadas pudieran ser debidas a una fuerza que no hemos podido observar o descubrir, y, también, a cualquier otro factor desconocido de los que tántos esconde el Universo.

Los físicos proponen un mecanismo que explica el origen tanto de la materia oscura como de la materia ordinaria. Este mapa en 3D muestra la distribución a gran escala de la materia oscura, reconstruida a partir de las mediciones realizadas por el método de las lentes gravitatorias débiles con el Telescopio Espacial Hubble. El campo de visión abarca cerca de nueve veces el tamaño de la Luna llena.

De la lecturta del último párrafo, uno sale convencido totalmente de que, nadie sabe lo que la “materia oscura” puesa ser. Es como aquel criste que contaban en el que, un cazador que tenía tenblores era el que más pájaros mataba. Uno del grupo, algo mosca, decía: “Claro es que apunta a todos los lados”. De la misma manera, los “expertos, se curan en salud y dicen que la hipotética “matria oscura” pueden ser: ” los WIMPs y los axiones, cuerpos astronómicos como las estrellas enanas y marrones y los  planetas (colectivamente llamados MACHO) y las nubes de gases no luminosos.” y, seguro que me dejo algunop por detrás, ya ue me fantan los neutrinos y los agujeros negros que también, fueron candidatos a “materia oscura”.

En lo que al vacío se refiere, son muchos los conceptos que como vacío está en nuestras bocas y, podemos decir: “Se ha detectado un inmenso vacío en el Universo lejano”. En la página de Astronomía Of The Day de la Nasa, con esa imagen de arriba, nos decían:

“¿Qué ha creado este gigantesco volumen vacío en el Universo? Nadie está aún seguro. Es más: se sigue investigando incluso el tamaño del hueco, estimado en unos millones de años-luz.  El vacío no es un “agujero en el espacio” como podría serlo un agujero negro, sino más bien una inmensa región del Universo en la que al parecer no hay materia normal, o, siquiera, materia oscura. Se cree que el vacío puede contener energía oscura,  sin embargo, y es claramente transparente a la luz.

La existencia de esta zona vacía se postula como posible explicación para la inusuales zonas frías cartografiadas en elmapa de la misión WMAP del fondo cósmico de microondas  (CMB). Una posibilidad es que esta región del fondo cósmico de microondas no esté realmente tan fría,  sino que la luz proveniente de ella haya sufrido, de alguna manera, un desplazamiento cosmolñógico al rojo mayor que el esperado. Se conocen otros vacíos de estas características en el Universo, pero éste parece tener efectos gravitatorios inusualmente grandes, por lo que podría ser el mayor vacío del Universo conocido. En una investigación sobre el tema, un reciente estudio encontró un número extrañamente reducido de fuentes císmicas de radio entre la Tierra y esta zona fría del fondo cósmico de microondas, dato que llevó a inferir la existencia de esta inmensa zona vacía.” Es decir, continuamos dando palos de ciego y, cuando no sabemos, teorizados y emitimos conjeturas e hipótesis que, no siempre, reflejan la realidad.

Es el estado cuántico con la menor energía posible. Generalmente no contiene partículas físicas. El término “Energía del punto cero” es usado ocasionalmente como sinónimo para el vacío cuántico de un determinado campo cuántico.  De acuerdo a lo que se entiende actualmente por vacío cuántico o “estado de vacío”, este “no es desde ningún punto de vista un simple espacio vacío”. , y otra vez: “es un error pensar en cualquier vacío físico como un absoluto espacio vacío.” De acuerdo con la mecánica cuántica, el vacío cuántico no está verdaderamente vacío sino que contiene ondas electromagnéticas fluctuantes y partículas que saltan adentro y fuera de la existencia.

La existencia del cuanto de acción supone, realmente, la desaparición del vacío como tal. La mínima energía posible en el espacio (fluctuaciones cuánticas) deja de ser cero para pasar a depender del inverso de la distancia considerada. A la menor distancia posible (longitud de Planck = 10-35 metros) , se le asocia una energía considerable, equivalente a una masa de 0,00002 gramos, y si mantuviéramos la misma relación, la masa correspondiente a un metro sería del orden de 1,2 x1024 toneladas. Pero la propia existencia del mínimo cuanto de acción – principio de incertidumbre – determina que las fluctuaciones de energía del vacío queden acotadas, y sean cada vez menores conforme aumenta la distancia. Para las distancias macroscópicas, cotidianas para nosotros, son prácticamente nulas.

Después de leer todo lo anterior, tenemos que pensar y hacernos preguntas sobre lo que es y lo que realmente puede ser. Cierto que, no estamos en disposición de discernir entre la verdad y la mentira de todo lo que se dice y, para no estar seguros, no sabemos, con certeza, ni siquiera si el Big Bang existió y fue el origen del Universo, o, por el contrario, el Universo ya estaba aquí, o, se formó de otra manera.

Muchas de las cosas que se nos presentan como ciertas…No lo son, y, sin embargo, ahí perduran en nuestras mentes como si de algo real se tratara y, pasado el tiempo, se descubre que aquello, no era tal como nos lo contaron sino que, se trataba de algo distinto y totalmente opuesto a lo que fue nuestro credo.

Así hemos venido caminando los componentes de este grupo que forma una especie que llamamos humanidad. Somos curiosos y queremos saber sobre todo lo que a nuestro alrededor pasa, saber cómo pasaron las cosas y llegar a comprender el por qué sucedió así y no de otra manera. Pero la ciencia, la única que nos podía dar una respuesta, no es fácil y exige de ciertas reglas que debemos cumplir y, desde luego, no siempre hemos estado preparados para cumplirlas y, la mejor herramienta que hemos tenido ha sido nuestra Mente. Imaginación y pensamientos que nos llevaron a dibujhar en nuestras mentes un “mundo” que no siempre coincide con el mundo pero, de esa manera, hemos avanzado y lo seguimos haciendo.

Bueno, es cierto, y debemos reconocer que aún no sabemos “todo” y, sin embargo, hemos podido llegar a comprender muchas cosas que sí podríamos explicar, todas esas imñágenes de arriba y muchas más pueden ser explicadas de manera muy detallada y con abundancia de datos. La Humanidad no está pasara, nunca dejó de moverse y la imaginación que genera sus mentes…evoluciona sin cesar, es una fuente de creación y, aunque sea lentamente (el ritmo lo impone el Universo), vamos sabiendo y, algún día sabremos lo que realmente pueda ser eso que llamamos “materia oscura”, sabremos si el Higgs es el dador de las masas, y podremos comprender sobre el vacío y sus verdaderas propiedades y, además, sabremos sobre otros muchos secretos que el Universo guarda y que, nosotros, humildes humanos, vamos a desvelar.

emilio silvera

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No podemos saber cuándo, pero sí tenemos una idea aproximada de cómo será el final. El universo es todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia. El estudio del universo es la cosmología, que distingue entre el Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría. El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacios, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas. El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes – Los objetos que se alejan, desplazan su luz hacia el rojo. Si se acercan, su luz se desplaza hacia el azul.-(Efecto Doppler).

 Con la imagen de arriba, tienes un buen ejemplo del comportamiento del Efecto Doppler con cuerpos en el espacio.

Existe una evidencia creciente de que el espacio está o puede estar lleno de una materia invisible, “materia oscura”, que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles (materia bariónica). Claro que también, podría deberse tal anomalía a una falta de entendimiento de las fuerzas del Universo, o, ¿por qué no? a una extraña sustancia que podría ser la misma materia bariónica en sus albores y antes de evolucionar hasta los átomos. Sabemos que el origen más probable del universo está en la teoría conocida como del Big Bang que, a partir de una singularidad de una densidad y energía infinita, hace ahora unos 13.700 millones de años, surgió una inmensa bola de fuego que desde entonces no ha dejado de expandirse y enfriarse.

En el proceso, nació el tiempo y el espacio, surgieron las primeros quarks que pudieron unirse para formar protones y electrones que formaron los primeros núcleos y, cuando estos núcleos fueron rodeados por los electrones, nacieron los átomos que evolucionando y juntándose hicieron posible la materia; todo ello, interaccionado por cuatro fuerzas fundamentales que, desde entonces, por la rotura de la simetría original divididas en cuatro parcelas distintas, rigen el universo. La fuerza nuclear fuerte responsable de mantener unidos los nucleones, la fuerza nuclear débil, responsable de la radiactividad natural desintegrando elementos como el uranio, el electromagnetismo que es el responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, y la fuerza de gravedad que mantiene unidos los planetas y las galaxias.

Pero hemos llegado a saber que el universo podrá ser plano, abierto o cerrado. Un universo que siempre se expande y tiene una vida infinita es abierto. Esto es un universo de Friedmann que postuló que el nuestro tenía una densidad menor que la densidad crítica.

El universo cerrado es el que es finito en tamaño, tiene una vida finita y en el que el espacio está curvado positivamente. Un universo de Friedman con la densidad mayor que la densidad crítica.

El universo en expansión es el que el espacio entre los objetos está aumentando continuamente. En el universo real, los objetos vecinos como los pares de galaxias próximas entre sí no se separan debido a que su atracción gravitatoria mutua supera los efectos de la expansión cosmológica (el caso de la Vía Láctea y Andrómeda). No obstante, la distancia entre dos galaxias muy separadas, o entre dos cúmulos de galaxias, aumenta con el paso del tiempo y la expansión imparable del universo.

El universo real está en función de la densidad crítica que es la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo. Un universo con una densidad muy baja se expandirá para siempre, mientras que uno con densidad muy alta colapsara finalmente. Un universo con exactamente la densidad crítica, alrededor de 10^-29g/cm³, es descrito por el modelo de universo de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de estos dos extremos. Pero la densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo no representa la cantidad necesaria para generar la fuerza de gravedad que se observa en la velocidad de alejamiento de las galaxias, que necesita mucha más materia que la observada para generar esta fuerza gravitatoria, lo que nos da una prueba irrefutable de que ahí fuera, en el espacio entre galaxias, está oculta esa otra materia invisible, la “materia oscura”, que nadie sabe lo que es, cómo se genera o de qué esta hecha. Así que, cuando seamos capaces de abrir esa puerta cerrada ante nuestras narices, podremos por fin saber la clase de universo que vivimos; si es plano, si es abierto e infinito, o si es un universo que, por su contenido enorme de materia es curvo y cerrado.

Pero la respuesta a la pregunta, aún sin saber exactamente cuál es la densidad crítica del universo, sí podemos contestarla en dos vertientes, en la seguridad de que al menos una de las dos es la verdadera.

               Claro que, cuando hablamos de destino final…, a nadie le gusta sin importar cual pueda ser éste

El destino final será:

a) Si el universo es abierto y se expande para siempre, cada vez se hará más frio, las galaxias se alejarán las unas de las otras, la entropía hará desaparecer la energía y el frio será tal que la temperatura alcanzará el cero absoluto, -273ºK. La vida no podrá estar presente.

b) Si el universo es cerrado por contener una mayor cantidad de materia, llegará un momento en que la fuerza de gravedad detendrá la expansión de las galaxias, que poco a poco se quedarán quietas y muy lentamente, comenzaran a moverse en el sentido inverso; correrán ahora las unas hacia las otras hasta que un día, a miles de millones de años en el futuro, todo la materia del universo se unirá en una enorme bola de fuego, el Big Crunch. Se formará una enorme concentración de materia de energía y densidad infinitas. Habrá dejado de existir el espacio y el tiempo. Nacerá una singularidad que, seguramente, dará lugar a otro Big Bang. Todo empezará de nuevo, otro universo, otro ciclo ¿pero aparecerémos también nosotros en ese nuevo universo?

Esta pregunta sí que no sé contestarla.

Pero, podrían ser ellos los que vinieran a rescatarnos

Así las cosas, no parece que el futuro de la Humanidad sea muy alentador. Claro que los optimistas nos hablan de hiperespacio y universos paralelos a los que, para ese tiempo, ya habremos podido desplazarnos garantizando la continuidad de la especie Humana. Bien pensado, si no fuera así ¿para qué tantas dificultades vencidas y tantas calamidades pasadas? ¿Para terminar congelados o consumidos por un fuego abrasador?

Si descubrimos como burlar la velocidad de la luz a través del hiperespacio, es posible que podamos visitar otras galaxias y, ¿por qué no? incluso Universos paralelos que, llegado el momento no podría evitar el mal trago de ese final previsto para nuestro Universo. Sin embargo, dudo mucho que podamos llegar tan lejos (no en lo del hiperespacio -que también- sino en ese final presentido que…¡nos queda tan lejos!

Una cosa está muy clara, se puede comentar sobre el tema pero, contestar a esas preguntas…¡Quién pudiera contestar a eso! Sin embargo, está bien pensar en lo que será el futuro pero, sin perder de vista lo que fue el pasado. En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. Muchos fueron los parámetros y las circunstancias que tuvieron que concurrir para hacerlo posible.

El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida. Partir del Hidrógeno y el Helio se formaron el Litio, Berilio, Carbono, Oxigeno y una larga lista de elementos de los que una parte, están en nosotros.

Escenas como esta son posibles gracias a que, en las estrellas se formaron los materiales que, miles de años más tarde, conformaron un planeta como la Tierra que, situado a la distancia adecuada de su estrella madre, y con una atmósfera adecuada y abundante agua líquida, posibilitó el surgir de la vida que evolucionó hasta lo que arriba contemplamos. Un alto grado de Humanidad y sentimientos.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia. El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre el tiempo de evolución de las estrellasd y el tiempo de evolución de la vida que fue la consecuencia de aquella primera fase, sin los materiales estelares, la vida no podría haber aparecido tal como la conocemos.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual. Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Fijémonos en Venus y Marte, ninguno de los dos tiene una atmósfera como la de la Tierra. La atmósfera es un sistema caótico y complejo, y la tarea científica de comprenderlo en su globalidad, y en los tres planetas hermanos, promete ser larga, aunque eso sí, apasionante. Y necesaria. Parece que Marte pudo tenerla en el pasado y, albergamos la esperanza de que en su interior, pueda albergar alguna clase de vida.

En el párrafo arriba de la imagen exponemos un simple modelo que indica indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida, y en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra, o, al menos eso creo (al decir parecida me refiero a que en lo básico posiblemente seámos parecidos biológicamente hablando, en las formas, ¿quién sabe? Como aquí mismo en la Tierra, en otros mundos puede existir una gran diversidad de formas de vida.

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.

La Vida, en el inmenso Universo, que tiene cientos de miles de millones de mundos repartidos por las galaxias, debe ser cosa cotidiana

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo. Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años. ¿dejaremos que sea así? o, por el contrario, pondremos todos los medios para evitarlo?

emilio silvera

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                                      ¿No habremos tomado el camino hacia ninguna parte?

¿Dónde estaríamos nosotros cuando se pusieron los cimientos de la Tierra? Eso, ni más ni manos, me preguntó un día alguien en un coloquio sobre el Universo,  La Tierra y la Vida. Claro que, no podía ni sabía contestar, ya que, por aquel entonces, nosotros, sencillamente, ¡no estábamos!

Y, lo único que se me ocurrió decir fue: Bueno, hombre, no exactamente nosotros que llegamos muchísimo más tarde, pero, lo cierto es que, los materiales que nos pudieron conformar, estaban en aquella nebulosa con la que regó el esapcio interestelar una supernova hace ahora miles de millones de años. Después, el Tiempo hizo posible que surgiera el Sol y, a su alrededor los planetas y lunas del Sistema Solar, y, con la ayuda de lo que hemos llamado evolución y los ingredientes precisos de atmósfera, agua, radioactividad y otros parámetros necesarios, surgío aquella primera célula replicante que lo comenzí todo, es decir, la aventura de la Vida.

            Una Tierra ignea, incandescente, sin vida

Todas aquellas explicaciones, de ninguna manera convencieron al curioso que formuló la pregunta, sin embargo, otra no tenía y así, de momento, quedaron las cosas. Ya me gustaría a mí saber para poder contestar a todas las preguntas que me hacen.

La especulación sobre el origen del Universo es una vieja y destacada actividad humana. Vieja por el simple hecho de que, la especie humana, no tiene ningún certificado de nacimiento y, tal desconocimiento de sus orígenes, les hace ser curiosos, deseosos de saber el por qué están aquí y como pudo suceder su venida. Estamos obligados a investigar nuestros orígenes nosotros sólos, sin la ayuda de nadie, es el caso que, ningún ser inteligente nos puede contar lo que pasó y, siendo así, nos vemos abocados a tener que hurgar en el pasado y valernos de mil ingeniosos sistemas para tatar de saber. Así que, si investigamos sobre el mundo del que formamos parte, esas pesquisas terminarán por decirnos más, sobre nosotros mismos que sobre el universo que pretendemos describir. En realidad, todos esos pensamientos, que no pocas veces mezclan lo imaginario con la realidad, todo eso, en cierta medida, son proyecciones psicológicas, esquemas proyectados por nuestras mentes sobre el cielo, como sombras danzantes de un fuego fatuo que no siempre nos transmite algún mensaje.

Aquellos mitos de la creación precientíficos dependían en su supervivencia menos de su acuerdo con los datos de la observación (de los que, de todos modos había pocos) que del grado en que eran satisfactorios, o tranquilizantes  o poéticamente atractivos. Aficionados a ellos puesto que eran nuestros, esos cuentos poníann de relieve lo que más importaba a las sociedades que los conservaban. Los sumerios vivían en una concljuencia de ríos, y, concebían la creación como una lucha en el barro entre dos dioses. Los mayas, obsesionados por los juegos de balón, conjeturaban que su creador se transformaba en balón cada vez que planeta Venus desaparecía detrás del Sol. El pescador tahitiano, hablaba de un dios pescador que arrastro sus islas desde el fondo del océano. Los espadachines japoneses formaron sus islas de gotas de sangre que caían de una espada cósmica. Para los griegos amantes de la lógica, la creación fue obra de los elementos: Para Tales de Mileto, el universo originalmente fue Agua; para Anaxímedes, fue Aire; para Heráclito, Fuego…Todos los pueblos tenían su propia génesis… Y, ¿cuál será la nuestra?

En Cosmología, las condiciones “iniciales” raramente son absolutamente iniciales, pues nadie sabe como calcular el estado de la materia y el espacio-tiempo antes del Tiempo de Planck, que culminó alrededor de 10^-43 de segundo Después del Comienzo del Tiempo. ¿Qué pasó en ese brevísimo intervalo de tiempo? Nadie lo sabe. Pero, a pesar de ello, nosotros pretendemos saber cómo comenzamos nuestra andadura en este mundo que, en realidad, comenzó en otro lugar muy lejano y muy caliente.

Es verdaderamente encomiable la pertinaz insistencia del ser humano por saber, y, en el ámbito de la Astronomía, desde los más remotos “tiempos” que podamos recordar o de los que tenemos alguna razón, nuestra especie ha estado interesada en saber, el origen de los objetos celestes, los mecanismos que rigen sus movimientos y las fuerzas que están presentes.

Claro que, nosotros, los Humanos, llevamos aquí el tiempo de un parpadeo del ojo si lo comparamos con el Tiempo del Universo. Sin embargo, nos hemos valido de todos los medios posibles para llegar al entendimiento de las cosas, incluso sabemos del pasado a través del descubrimiento de la vida media de los elementos y mediante algo que denominamos datación, como la del Carbono 14, podemos saber de la edad de muchos objetos que, de otra manera, sería imposible averiguar. La vida de los elementos es muy útil y, al mismo tiempo, nos habla de que todo en el Universo tiene un Tiempo Marcado. Por ejemplo, la vida media del Uranio 238 sabemos que es de 4.000 millones de años, y, la del Rubidio tiene la matusalénica vida media de 47.000 millones de años, varias veces la edad que ahora tiene el Universo.

Hablaremos ahora del Big Bang (lo único que tenemos para agarrarnos a lo que “parece quen fue”), esa teoría aceptada por todos y que nos dice cómo se formó nuestro universo y comenzó su evolución hasta ser como ahora lo conocemos. De acuerdo a esta teoría, el universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad general predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta singularidad como una indicación de que la realtividad general de Einstein deja de ser válida en el universo muy primitivo (no existía materia), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

El Tiempo de Planck es una unidad de tiempo considerada como el intervalo temporal más pequeño que puede ser medido. Se denota mediante el símbolo t_P. En cosmología, el Tiempo de Planck representa el instante de tiempo más antiguo en el que las leyes de la física pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del Universo. Se determina como combinación de otras constantes físicas en la forma siguiente:

  5.39124(27) × 10⁻⁴³ segundos

La Era de planck: Es la era que comenzó cuando el efecto gravitacional de la materia comenzó a dominar sobre el efecto de presión de radiación. Aunque la radiación es no masiva, tiene un efecto gravitacional que aumenta con la intensidad de la radiación. Es más, a altas energías, la propia materia se comporta como la radiación electromagnética, ya que se mueve a velocidades próximas a la de la luz. En las etapas muy antíguas del universo, el ritmo de expansión se encontraba dominado por el efecto gravitacional de la presión de radiación, pero a medida que el universo se enfrió, este efecto se hizo menos importante que el efecto gravitacional de la materia. Se piensa que la materia se volvió predominante a una temperatura de unos 10⁴ K, aproximadamente 30.000 años a partir del Big Bang.  Este hecho marcó el comienzo de la era de la materia.

La materia salió de ese clima de enormes temperaturas ahora inimaginables y, durante varias etapas o eras (de la radiación, de la materia, hadrónica y bariónica… llegamos al momento presente habiendo descubierto muchos de los secretos que, el Universo guardaba celosamente para que, nosotros, los pudiéramos desvelar.

De la radiación

Periodo entre 10^-43 s (la era de Planck) y 300.000 años después del Big Bang… Durante este periodo, la expansión del universo estaba dominada por los efectos de la radiación o de las partículas rápidas (a altas energías todas las partículas se comportan como la radiación). De hecho, la era leptónica y la era hadrónica son ambas subdivisiones de la era de radiación.

La era de radiación fue seguida por la era de la materia que antes se reseña, durante la cual los partículas lentas dominaron la expansión del universo.

Era hadrónica

Corto periodo de tiempo entre 10^-6 s y 10^-5 s después del Big Bang en el que se formaron las partículas atómicas pesadas, como protones, neutrones, piones, kaones entre otras. Antes del comienzo de la era hadrónica, los quarks se comportaban como partículas libres. El proceso por el que se formaron los quarks se denomina transición de fase quark-hadrón. Al final de la era hadrónica, todas las demás especies hadrónicas habían decaído o se habían desintegrado, dejando sólo protones o neutrones. Inmediatamente después de esto el universo entró en la era leptónica.

Era Leptónica

Intervalo que comenzó unos 10^-5 s después del Big Bang, en el que diversos tipos de leptones eran la principal contribución a la densidad del universo. Se crearon pares de leptones y antileptones en gran número en el universo primitivo, pero a medida que el universo se enfrió, la mayor parte de las especies leptónicas fueron aniquiladas. La era leptónica se entremezcla con la hadrónica y ambas, como ya dije antes, son subdivisiones de la era de la radiación. El final de la era leptónica se considera normalmente que ocurrió cuando se aniquilaron la mayor parte de los pares electrón-positrón, a una temperatura de 5×10⁹ K, más o menos un segundo después del Big Bang. Después, los leptones  se unieron a los hadrónes para formar átomos.

El universo es el conjunto de todo lo que existe, incluyendo (como he dicho) el espacio, el tiempo y la materia.  El estudio del universo se conoce como cosmología. Los cosmólogos distinguen al Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría física como por ejemplo, el universo de Friedmann o el universo de Einstein-de Sitter. El universo real está constituido en su mayoría de espacios que aparentemente están vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas, planetas, gases y otros objetos cosmológicos.

En 1932 Einstein y de Sitter propusieron que la constante cosmológica debe tomar valor cero, y construyeron un modelo cosmológico homogéneo e isótropo que representa el caso intermedio entre los modelos abierto y cerrado de Friedmann. Einstein y de Sitter supusieron que la curvatura espacial del Universo no es ni positiva ni negativa, sino nula.

La geometría espacial de este modelo es por lo tanto la geometría plana de Euclides; sin embargo el espacio-tiempo en su conjunto no es plano: hay curvatura en la dirección temporal. El tiempo comienza también en una Gran Explosión y las galaxias se alejan continuamente entre sí, sin embargo la velocidad de recesión (constante de Hubble) disminuye asintóticamente a cero a medida que el tiempo avanza.

Debido a que la geometría del espacio y las propiedades de la evolución del Universo están unívocamente definidas en el modelo de Einstein-de Sitter, mucha gente lo considera el modelo más apropiado para describir el Universo real.

Durante los últimos años de la década de los 70 surgió un firme soporte teórico para esta idea a partir de los estudios en física de partículas. Además, las observaciones experimentales sobre la densidad media del Universo apoyan esta concepción, aunque las evidencias aún no son concluyentes.

Todo esto está muy bien pero…

¡Si supiera contestar esa pregunta!

emilio silvera

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