El lado oscuro del Universo

Sergio de Régules

Cuántas veces volteas a ver el cielo y te preguntas que distancia habrá de aquí hasta aquella estrella que se pierde en el cielo? O qué tan grande será el univrso? O si el universo se expande y a qué velocidad? Cómo los astrómos calculan dichas distancias?.

La luz de unas estrellas que explotaron hace miles de millones de años reveló recientemente que 75% del Universo está hecho de una forma de energía nunca antes detectada, que produce repulsión gravitacional y acelera la expansión del Universo. 

Cuando no podemos acercarnos a un objeto luminoso, es posible obtener mucha información analizando su luz. La suposición más sencilla es ésta: si brilla mucho, está cerca; si brilla poco, está lejos. Pero la cosa no es tan simple: ¿qué tal si está lejos, pero su brillo altísimo? La luminosidad aparente de semejante objeto podría ser mayor que la de otro que está más cerca pero es más tenue, y concluiríamos erróneamente que el primero es el más cercano. 

Los astrónomos pueden medir luminosidades con toda precisión y saben exactamente cuánto se atenua la luz con la distancia (un mismo objeto al doble de la distancia se ve cuatro veces más tenue; al triple, nueve veces más tenue y al cuádruple, 16…). Lo único que necesitan para saber a qué distancia se encuentra una galaxia es localizar en ella algún objeto cuya luminosidad intrínseca se conozca: un objeto que sirva como patrón de luminosidad.

Resulta que la luz de una galaxia también puede decirnos a qué velocidad se acerca o se aleja de nosotros. La luz de una galaxia se ve más roja cuando ésta se aleja y más azul cuando se acerca. El grado de enrojecimiento de la luz de una galaxia debido a la velocidad con que se aleja se llama corrimiento al rojo, y se puede medir con precisión. Los astrónomos de principios del siglo XX esperaban encontrar la misma proporción de nebulosas espirales con corrimiento al rojo (que se alejan) que con corrimiento al azul (que se acercan). En vez de eso descubrieron que todas (menos las más cercanas) presentan corrimiento al rojo. Es decir, todas las galaxias se están alejando entre sí.

Hoy en día, las supernovas Ia son el patrón más usado para determinar distancias a galaxias muy lejanas. Los dos equipos de cosmología con supernovas comparan la distancia de las supernovas Ia que descubren con el corrimiento al rojo de sus galaxias para estudiar el pasado de la expansión del Universo.

En astronomía, mirar lejos es mirar al pasado. La luz, viajando a 300 mil kilómetros por segundo, tarda cierto tiempo en llegar a la Tierra desde sus fuentes: ocho minutos desde el Sol, unas horas desde Plutón, unos años desde las estrellas más cercanas, 30 mil años desde el centro de nuestra galaxia y muchos miles de millones de años desde las galaxias más lejanas. La luz de Albinoni y su galaxia, por ejemplo, llegó al espejo del telescopio Keck II 10 mil millones de años después de producirse la explosión.

El corrimiento al rojo de las galaxias lejanas se debe a que la expansión del Universo “estira” (es un decir) su luz. Comparándolo con la distancia a la que se encuentra la galaxia se obtiene información acerca del ritmo de expansión del Universo en épocas remotas.

Para 1998, los equipos de Schmidt y Perlmutter habían estudiado unas 40 supernovas que explotaron entre 4 000 y 7 000 millones de años atrás. Estos datos les bastaron para convencerse de que algo andaba mal con la cosmología del Big Bang. Las supernovas se veían 25% más tenues de lo que correspondía a su corrimiento al rojo si la expansión del Universo se va frenando. Luego de descartar posibles fuentes de error (como intromisiones de polvo intergaláctico) y de verificar que ambos equipos obtenían los mismos resultados, luego por espacio de varios meses buscando explicaciones, los investigadores anunciaron públicamente una conclusión nada: la expansión del Universo, lejos de frenarse como casi todo el mundo suponía, se está acelerando.

La cosa tiene implicaciones, por ejemplo, en la edad del Universo. Ésta se calculaba suponiendo que la gravedad frenaba la expansión. Si en vez de frenarse, se acelera, el cálculo cambia y el Universo resulta más antiguo.

Pero la implicación más tremenda del Universo acelerado tiene que ver con el asunto de la gravedad. Ésta es una fuerza de atracción y, en efecto, tiende a frenar la expansión del Universo. 

El efecto de aceleración del Universo nos pone ante un problema, el efecto de aceleración cósmica requiere energía en cantidades… ejém… cósmicas, de modo que hay más energía en el Universo de la que habíamos visto hasta hoy. Aunque no sepamos qué es, esta nueva energía oscura (como la han llamado los cosmólogos, pero no porque sea maligna, sino porque no se ve) añadida a los recuentos anteriores de materia y energía, completa la cantidad necesaria para que el Universo sea de geometría plana.

El Universo seguirá expandiéndose para siempre hasta que desde la Tierra no veamos ya otras galaxias por haber aumentado tanto las distancias que su luz ya no nos alcance.

El año pasado algunos cosmólogos propusieron una variante de la teoría de la energía oscura que consiste en tomar en cuenta ciertos valores, antes desdeñados, de un parámetro que la describe. Para distinguirla de la quintaesencia los científicos llamaron “energía fantasma” a la energía oscura de este tipo, estos nombres son sólo nombres, que no llevan significado oculto ni ocultista. A los científicos les gustan los nombres llamativos, como a cualquiera.

Si la energía oscura resulta ser de tipo energía fantasma, el final del Universo será muy distinto a lo que nos habíamos imaginado. Según el físico Robert Caldwell y sus colaboradores, llegará un día, dentro de unos 22 mil millones de años, en que la aceleración de la expansión del Universo empezará a notarse a escalas cada vez más pequeñas para producir un final que se llama Big Rip (el “Gran Desgarrón”). Mil millones de años antes del Big Rip, la energía fantasma superará a la atracción gravitacional que une a unas galaxias con otras y se desmembrarán los cúmulos de galaxias. Sesenta millones de años antes del fin, se desgarran las galaxias. Tres meses antes del Big Rip, el efecto alcanza la escala de los sistemas planetarios: los planetas se desprenden de sus estrellas. Faltando 30 minutos para el postrer momento, los planetas se desintegran. En la última fracción de segundo del Universo los átomos se desgarran. Luego, nada. Por suerte, para entonces hace mucho que la Tierra habrá dejado de existir.

Lo anterior nos hace reflexionar en lo pequeño que somos en el universo, y si, es como los especialistas lo mencionan, no tenemos mucha opción de crecimiento o desarrollo en este universo, excepto que, conforme sigan las investigaciones descubramos otras formas de viajar en éste o más universos (en caso de haber más de uno), conocer los orígenes para así poder sacarle el mayor provecho posible, utilizar al máximo la energía oscura para desplazarnos y generar energía infinita. De momento pues no cabe duda que tenemos que vivir la vida y disfrutarla en cada instante, aquí y ahora.