Dos grandes números

En 1970 la revista Physics Today publicaba un artículo del gran Allan Sandage, Don Cosmología, el sucesor de Edwin Hubble ―el descubridor de la expansión del universo en 1929― en el observatorio de Monte Wilson. Su título definía concisa y precisamente lo que era la cosmología: La búsqueda de dos números. Esos números son la constante de Hubble, H0, y el parámetro de deceleración, q0. Determinar su valor no es empresa fácil. Los cosmólogos llevan intentándolo más de 70 años.

Se puede calcular la edad del universo del mismo modo que si conocemos la posición y velocidad de una piedra podemos saber cuándo la soltaron de la mano. Para el universo basta con estimar la constante de Hubble. Aunque viene expresada en unas curiosas unidades (kilómetros por segundo y por megaparsec), su inversa es la edad del universo. Y aquí está la complicación. Desde hace medio siglo los cosmólogos están divididos en dos bandos: aquellos que piensan que el universo se expande relativamente rápido, con un valor para la constante de 100, y aquellos que favorecen una expansión lenta, con un valor de 50. Ésta es una pelea repleta de puyas, enfados y fina ironía.

– Vale 50, al margen de lo que ellos midan -dijo en cierta ocasión “SuperHubble” Sandage-.

– ¿Lo ha dicho una zarza ardiente? -le contestaron-.

– Un ministro baptista, pero no reveló sus fuentes -replicó Sandage-.

Uno de los proyectos clave del telescopio espacial era zanjar de una vez por todas el debate midiendo la distancia de 31 galaxias espirales lejanas. La conclusión final recuerda la sentencia del viejo Salomón: la constante de Hubble vale 74. El universo tiene, por tanto, 13.000 millones de años. Pero la polémica no ha terminado. Las dos escuelas cosmológicas siguen con las espadas en alto. El valor de la constante de Hubble sigue flotando en el limbo entre 74 y 58. Eso sí, la mayoría de los astrónomos creen que el valor real se encuentra más cerca del primero que del segundo.

Si la medición de la velocidad de la expansión del universo da semejantes quebraderos de cabeza, hacer lo propio con los cambios en esa velocidad es una empresa imposible. El universo se está expandiendo, pero ¿acelera o decelera? Resolver este misterio requiere medir el segundo número, el parámetro de deceleración.

Hace unos años quien quisiera hacerlo debía pesar la materia que contiene todo el universo. Si sólo fuera realizar un mero contaje de estrellas, nebulosas y galaxias ya lo hubiéramos obtenido. Ahora bien, observando la rotación de las galaxias espirales y los movimientos internos en los cúmulos de galaxias los astrónomos han llegado a la conclusión que gran parte del universo se encuentra en forma de materia oscura, que no se ve. El problema es tan grave que ni tan siquiera se sabe de qué está hecha esa misteriosa materia. Sin embargo, el descubrimiento de las supernovas Tipo Ia ha dado motivos para la esperanza.

Ya no es necesario “pesar” el universo; basta con buscar estas supernovas en galaxias muy lejanas y determinar a qué distancia se encuentran de nosotros. De este modo se puede saber si el universo se expandía antes más rápidamente que ahora. Al parecer, el universo se está acelerando. Y eso representa un problema.

Lo verdaderamente preocupante es que si la expansión del universo se acelera es que hay algo que lo provoca. Pero, ¿qué? Ante semejante desastre los cosmólogos no se amilanan. De hecho, son unos personajes muy flexibles y han decidido terminar con el monopolio de la gravedad introduciendo un ente sorprendente y tan imposible de creer como lo era el éter que llenaba el espacio decimonónico: la energía del vacío. ¿Cómo puede tener energía el vacío?

Responder a esta pregunta nos lleva directamente a la física de lo muy pequeño, a la mecánica cuántica. Según el llamado principio de incertidumbre, el vacío ―entendido como ausencia de materia y energía― no existe. En realidad es un hervidero de partículas que aparecen y desaparecen en menos tiempo que dura un suspiro. La cuestión es que esta “energía del vacío” tiene un efecto visible sobre el universo, proporcionándole un empujón adicional a la expansión.

Teniendo en cuenta este nuevo término el universo ha mostrado una cara completamente desconocida, donde la “energía del vacío” es de dos a tres veces mayor que la encerrada en la materia ordinaria, en los átomos de los que estamos hechos. Este resultado es tan increíble que bastantes astrónomos se sienten incómodos con él. Expresiones como «en tu corazón sabes que está mal» o «es algo difícil de tragar» se escuchan en los congresos de cosmología. Como dijo en cierta ocasión el biólogo y genetista John B. S. Haldane, «el universo no es más raro de lo que suponemos, sino más raro de lo que podamos suponer».

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3 Comentarios Agrega el tuyo

  1. Duncan idaho dice:

    Si, de verdad que es algo difícil de tragar. Una duda, ¿este empujón que da la energía del vacío no viola la ley de conservación de la energía? ¿No es como si el universo tomara energía de la nada?

    Saludos!

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  2. SrDelGaS dice:

    Grandísimo artículo, mis más sinceras felicitaciones.
    Ah, por cierto, creo que cuando se descubra el misterio de la materia oscura, por supuesto, esto no nos dejará más que otras incógnitas aún mayores, el Universo es demasiado complejo para nosotros en estos momentos (y ya el Multiverso… mejor no hablemos)…

    Un abrazo.

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  3. martin jaramillo dice:

    Mientras se quiera seguir considerando como válido el principio de conservación de la energía, nos trendremos que seguir imaginando energías y materias oscuras para poder explicar los fenómenos de expanción acelerada del universo.

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