La materia, la velocidad de expansión y la energía oscura marcan qué ocurrirá con el Cosmos, un futuro que contempla la total destrucción
La expansión y la fuerza repulsiva
Una representación de la expansión del Universo
Si algo sabemos con seguridad del Universo,
es que éste se expande. Pero curiosamente y tras cerca de un siglo de
investigaciones, aún no conocemos con qué velocidad lo hace, cuánto
crece por cada momento que pasa... Y aún peor, cuando la comunidad
científica, después de utilizar los mejores telescopios terrestres y
espaciales, creía que el Universo se frenaría con el tiempo (tal como lo
hacen los restos que disemina una bomba), para retroceder sobre sí
mismo y volver a ser lo que fue en un principio -una singularidad (un
punto de infinita densidad y temperatura)-, se descubre lo que pudiera
ser una quinta fuerza fundamental de la física,una fuerza repulsiva, contraria a la gravedad que estaría acelerando el Universo.
Esa fuerza repulsiva, se denomina energía oscura,
un tipo de energía o materia descubierta en 1998 y que representa el
68,3% del Universo. Un 26,8% es materia oscura (materia que no vemos,
pero que se hace sentir con su fuerza de gravedad sobre objetos que
vemos) y un 4,9%, materia ordinaria,la que podemos ver o detectar.
El descubrimiento de la expansión del Universo comienza en 1912, con los estudios realizados por el astrónomo norteamericano Vesto M. Slipher. En 1929 el astrónomo Edwin Hubble,
desde el observatorio de Monte Wilson de Estados Unidos, hizo públicos
los resultados de las observaciones de decenas de galaxias,
investigaciones que se basaban en el estudio del espectro de las mismas y
que indicaban un corrimiento al rojo del espectro, lo que demostraba
que todas ellas se alejaban de nosotros.
Así que si nos pusiéramos en cualquiera de esas galaxias observaríamos
lo mismo, que todas las galaxias de alrededor de alejan de aquella,
concluyendo que el Universo se expande.
Pero una buena parte de los científicos aprobaba que el Universo se frenaría,
debido a que la fuerza de gravedad de todas las galaxias era mayor que
la fuerza de expansión, es como si todas ellas tiraran hacia adentro del
Universo para hacer que implosionara, cayera sobre sí mismo, para luego
explotar de nuevo y así de forma infinita, dentro de un Universo cíclico de infinitas explosiones e implosiones, un Universo se renace de sus cenizas.
Primer problema: La búsqueda de la materia
NASA/Hubble
Un 26,8% del Universo es materia oscura, que no vemos
Para saber qué ocurrirá con el Universo, debemos conocer dos parámetros: la materia que contiene y la velocidad con la que se expande.
En cualquier caso, ambos parámetros no son fiables. Pensábamos que lo
único que existía en el Universo era la materia visible, pero en 1933 el
astrofísicosuizo Fritz Zwicky, tras estudiar el cúmulo de galaxias de Coma,
confirmó que las galaxias que giraban en los extremos del cúmulo, no lo
podían hacer a esas velocidades, para ello el cúmulo debería contener
400 veces más masa de la que se podía contemplar con los telescopios.
A partir de esta fecha y tras las observaciones hechas
sobre cúmulos y supercúmulos de galaxias, con el telescopio Espacial
Hubble y con telescopios terrestres, confirman la existencia de esa masa
no visible, denominada, la materia oscura.
Esto tiene una implicación, y es que a mayor masa, más
posibilidad tiene el Universo de caer sobre sí mismo ya que hay más
tirón gravitatorio hacia dentro del Universo, forzado por el conjunto de
galaxias que componen el Cosmos.
Segundo problema: La búsqueda de la velocidad de expansión
Galaxia espiral Barrada NGC 925, observada como modelo por el Telescopio Espacial Hubble, para la búsqueda de estrellas cefeidas
Desde tiempos de Edwin Hubble, se busca encarecidamente la
velocidad de expansión del Universo. Sabemos que las galaxias se alejan
en proporción directa a su distancia, cuanto más lejos esté una galaxia de nosotros, a mayor velocidad se alejará. Por ello, las más distantes se alejan a velocidades de decenas de miles de km/s. En realidad las galaxias no se mueven, es el espacio el que se amplía y se ensancha entre ellas.
Es como si pintáramos muchos puntos en un globo y lo hincháramos, los
puntos no se mueven, pero se separan porque la goma del globo se dilata.
Todas las galaxias se alejan de nosotros, excepto las más cercanas
pertenecientes al Grupo Local de Galaxias, que se atraen debido a la intensa fuerza de gravedad, que supera a la fuerza de expansión del Universo.
Pero cuál es la velocidad real de alejamiento de las galaxias o de la expansión del Universo. A ello se le denomina “la constante de Hubble”
que varía entre los 50 y 100 km/s por megaparsec (1 megaparsec son
3.261.600 años luz). Para averiguar la distancia a una galaxia, primero
tenemos que determinar la distancia exacta de algunas estrellas en la
nuestra y que son comunes en el Universo, por medio de trigonometría,
triangulación, método de la paralaje, eso lo podemos hacer con estrellas
no muy distantes (hasta unos 100 años luz), pero hay una gran variedad
de ellas: por ejemplo las cefeidas.
Imagine una bombilla de 100 w. Sabemos que la intensidad
lumínica disminuye con el cuadrado de la distancia. Si la bombilla está a
un metro 1m=1, si está a 2m = Œ de la luz inicial. Las Estrellas
cefeidas y otros grupos como las supernovas tipo Ia brillan cada una con
la misma intensidad, son como la bombilla de 100 w o de 50 w. Si en
otras galaxias vemos estas estrellas más débiles es porque deben estar a
una distancia x. Si ahora aplicamos el espectro sobre la galaxia que
contiene esa estrella a la cual hemos calculado la distancia y tiene un
corrimiento determinado al rojo, cuando veamos otra galaxia más
distante, el corrimiento del espectro debe ser más pronunciado, es el
conocido efecto Doppler.
No obstante a pesar de estos conocimientos, los astrónomos
siguen dando cifras dispares en torno a las distancias de las galaxias.
Algunos astrónomos dan un valor de fuga de las galaxias de 100 km/s por
megaparsec. Allan Sandage, que ha dedicado su vida a ello, lo estima en
50 km/s. Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble, arrojan una
cifra de 72 km/s, mientras que el Observatorio de rayos X Chandra de la
NASA, da un valor de 77 km/s. Esto tiene sus implicaciones, pues las
velocidades de expansión de las galaxias determinan la edad del Universo y
si caerá sobre sí mismo o no. Por ejemplo, si la constante de Hubble
fuera de 70 km/s, la edad del Universo sería de unos 14.000 millones de
años.
En cualquier caso, la velocidad de expansión del Universo debería ser desacelerada.
Tercer problema: La energía oscura
Archivo
La energía oscura, misteriosa fuerza opuesta a la gravedad
Para colmo de males: la energía oscura.
Al observar estrellas supernovas del tipo Ia, estrellas que explotan
con una intensidad lumínica parecida a la de una galaxia, en los
confines del Universo, en 1998, los astrónomos quedaron asombrados al
percatarse que a esas distancias el Universo se aceleraba.
La energía oscura es contraria a la gravedad, es una fuerza repulsiva que hace que las galaxias aceleren sus distancias. La energía oscura es uno de los mayores misterios del Universo,
sigue en estudio y no parece probable que se resuelva en un corto
período de tiempo. Dicha energía ha sido demostrada de forma
independiente por varios científicos como Adam Riess, SaulPerlmutter, el
Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el High-z Supernova
SearchTeam, entre otros.
Ahora existe un proyecto novedoso para detectar la materia
oscura y sus propiedades, que comenzó a finales de agosto, denominado Dark EnergySurvey (o Rastreo de Energía Oscura).
En el proyecto participan 5 países, entre ellos España, con la
colaboración del El Instituto de Ciencias del Espacio (ICE) y el
Instituto de Física de Altas Energías (IFAE). El proyecto consiste en
una cámara astronómica (DECam) de 570 megapíxeles, quedando instalada en
el telescopio Víctor M.Blanco de los Observatorios de Cerro Totolo en
Chile, uno de los mayores del mundo. Pretenden tomar imágenes de 300
millones de galaxias y además 100.000 cúmulos de galaxias, hasta una
distancia de 8.000 millones de años luz del Sol. Pretenden descubrir 4.000 supernovas,
para determinar a qué velocidad se expande el Universo desde la
explosión de la estrella y determinar con más exactitud las distancias a
las galaxias.
Las implicaciones de la materia oscura no son desdeñables; el Universo terminará expandiéndose de forma indefinida. Con el tiempo las galaxias estarán tan separadas que será imposible detectarlas, las estrellas se enfriarán y el Universo desaparecerá. Si ello ocurriera, sería una única Creación que conllevaría la destrucción total del Universo.
Así pues, parece que la energía oscura le está ganando la partida a la gravedad, cuando las distancias son enormes entre las galaxias, los cúmulos y los supercúmulos de galaxias.
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