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"Algunos
opinan que el mundo terminará convertido en fuego;
Algunos
dicen que en hielo ... "
¿Cuál es el
destino del Universo? si hemos de creer a los Premios Nobel de
este año probablemente terminará convertido en hielo. Ellos
han estudiado cuidadosamente docenas de explosiones de
estrellas, llamadas supernovas, en galaxias lejanas y han
concluido que la expansión del Universo se está acelerando.
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El
descubrimiento fue una sorpresa incluso para los mismos
ganadores del Premio Nobel. Lo que ellos observaron sería
similar a lanzar una pelota al aire y, en lugar de verla
bajar, observar que se aleja en el cielo cada vez más
rápido, como si la gravedad no fuera capaz de revertir la
trayectoria su trayectoria. Algo similar parece estar
pasando en todo el Universo.
La
velocidad creciente a la que se expande el Universo
implica que
está siendo impulsado
por una forma
desconocida de energía integrada
en la propia
estructura del espacio. Esta
energía oscura
hace que una
gran parte del Universo,
más del 70%,
sea un enigma, tal vez
el más grande en
la física actual.
No es de extrañar, entonces, que
los cimientos de la cosmología
hayan sido sacudidos cuando dos
grupos de investigación
presentaron resultados similares
en 1998.
Saul Perlmutter
dirigió uno de
los dos equipos de investigación,
el Supernova
Cosmology Project,
iniciado una década antes, en
1988. Brian
Schmidt
encabezó otro equipo de
científicos que a finales
de 1994 puso en
marcha el proyecto competidor,
el
High-z
Supernova Search Team,
en el cual Adam Riess
jugaría un papel crucial. |
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Los dos
equipos de investigación rastrearon el
Universo con el fin de encontrar las explosiones de las
supernovas más lejanas. Determinando
la distancia a la supernova
y la velocidad a la
que se están alejando de
nosotros, los científicos
esperaban revelar
nuestro destino
cósmico. Realmente esperaban
encontrar indicios de que la
expansión del Universo
se estaba ralentizando,
lo que llevaría a
un equilibrio entre el fuego
y el hielo. Sin
embargo lo que encontraron fue todo
lo contrario: la expansión
se estaba acelerando.
En 1915 A.
Einstein
publicó su
Teoría
de la
Relatividad General,
que ha sido
la base de
nuestra
comprensión
del universo
desde
entonces.
La teoría
describe un
universo
no estático
que debería comprimirse o expandirse.
A esa
inquietante conclusión se llegó, por tanto, alrededor de una
década
antes del
descubrimiento de
la recesión de
las galaxias.
Ni siquiera
Einstein
podía admitir
el hecho de
que el
Universo
no era
estático,
así
que para
poner fin a
esta
indeseada
expansión
cósmica,
Einstein
añadió
una constante
a
sus ecuaciones
que
él llamó
la constante
cosmológica.
Más tarde,
Einstein
consideraría
la inserción de
la constante
cosmológica
como
un gran error.
Sin embargo,
con las
observaciones realizadas
en el período
1997-1998
por los
premiados este
año con el
Premio Nobel,
podemos
concluir que la
constante
cosmológica de Einstein
-
aunque por
razones equivocadas
-
era en
realidad
un
descubrimiento
brillante.
Los laureados
con el Nobel
de este año esperaban medir la
deceleración
cósmica,
o su lenta
expansión. Los métodos fueron inicialmente los mismos métodos
utilizados
por los
astrónomos
más de seis
décadas
antes para
localizar las
estrellas
distantes y
para medir
cómo se
mueven.
Desde los días
de
Henrietta
Leavitt
las
Cefeidas
(estrellas pulsantes) eran uno de los principales métodos de
determinar distancias estelares,
pero
a
las distancias
que los
astrónomos
necesitan ver,
a
miles de
millones de
años luz,
las Cefeidas
ya no son
visibles.
El
patrón
cósmico
utilizado
necesitaba ser ampliado.
Las supernovas
(estrellas que explotan) se convirtieron en el nuevo estandar
de medición. Nuevos telescopios, situados en tierra y en el
espacio, y el uso de ordenadores cada vez más potentes,
abrieron la posibilidad, en los años 90, de añadir más piezas
al puzzle cósmico. La invención de los sensores de imágenes
digitales (CCD) inventados por Williard Boyle y George Smith,
galardonados con el
Premio Nobel de Física en 2009,
fue un paso crucial.
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Explosión de una supernova
Una enana
blanca (foto de la izquierda) roba gas de su compañera
debido a su elevada densidad.
Cuando la
enana blanca alcanza 1,4 masas solares, explota
transformándose en una supernova (foto de la derecha). |
Los
dos
equipos
competidores sabían que tenían que peinar el cielo para
encontrar supernovas lejanas. El truco consistía en comparar
dos imágenes de pequeñas porciones del cielo. La primera
imagen debería de tomarse justo después de la luna nueva y la
segunda tres semanas después, antes de que la luz de la luna
dificulte las observaciones. A continuación las dos imágenes
se puede comparar con la esperanza de descubrir un pequeño
punto de luz - equivalente a un píxel en una imagen- que
podría ser un signo de una supernova en una galaxia muy
lejana. Sólo las supernovas más lejanas, alrededor de un
tercio de las observable en el universo visible, se
utilizaron, con el fin de eliminar las distorsiones locales.
La
búsqueda de supernovas fue un reto no sólo científico y
tecnológico, también logístico. En primer lugar había que
encontrar la clase adecuada de supernova. Segundo, había que
medir su brillo y el desplazamiento hacia el rojo. La curva de
luz tenía que ser analizada a través del tiempo con el fin de
poder compararlo con otras supernovas del mismo tipo situadas
a distancias conocidas. Esto requiere una red de científicos
que puedan decidir rápidamente si una estrella en particular
es un digno candidato para la observación. Necesitaban poder
realizar observaciones desde distintos telescopios y disponer
de tiempo de observación sin demora, algo que generalmente
requiere meses de espera. Tenían que actuar con rapidez
porque una supernova se desvanece rápidamente
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Aunque las
dificultades eran considerables los investigadores se
tranquilizaron al comprobar que habían llegado a las
mismas sorprendentes conclusiones: se habían encontrado
algunas supernovas distantes cuya luz era cincuenta veces
menor de lo esperado. Era lo contrario a lo esperado. Si
la expansión cósmica ha ido perdiendo velocidad las
supernovas deberían ser más brillantes. Sin embargo, su
luz era cada vez más pálida cuanto más alejadas se
encontraban.
La sorprendente conclusión fue que la expansión del
Universo no se está frenando, muy al contrario, se está
acelerando.
Entonces,
¿qué
es lo que
está
acelerando
el
universo?
Se llama
energía
oscura
y es un
reto
para la
física,
un enigma
que
nadie ha
logrado
resolver
aún.
Varias
ideas
han sido
propuestas.
La más
sencilla es
volver a
introducir
la
constante cosmológica de
Einstein,
que éste
había
rechazado.
En su
tiempo Einstein introdujo
la
constante cosmológica
como una
fuerza
anti-gravitatoria
para
contrarrestar la fuerza
gravitatoria de la materia
y así
crear
un
universo estático. Hoy en día,
la
constante cosmológica permite
que la
expansión
del universo
se
acelere.
La
constante cosmológica , como tal,
no cambia
con el
tiempo.
La energía oscura
se
convierte en
dominante
cuando la
materia,
y por lo
tanto
su
gravedad,
se diluye
debido a
la expansión
del
universo
durante
miles de millones
de años.
Según los
científicos,
esto
explica por qué la constante cosmológica
entró en
escena
tan tarde
en la
historia
del
Universo,
hace
sólo cinco
o seis
mil
millones de años.
Entonces
la fuerza gravitacional
de la
materia
se había
debilitado
lo
suficiente.
Hasta
entonces,
la expansión del Universo
habría estado frenándose.
uede ser
que
la energía
oscura
no sea
constante
después de todo.
Quizás
cambie con el tiempo. Quizás un campo de fuerzas
desconocido genere sólo energía oscura de forma ocasional.
En la
física
hay varios
campos de
fuerza
que
colectivamente
llevan el
nombre de
quintaesencia,
el
nombre
griego del llamado quinto elemento.
La quintaesencia
podría
acelerar
el
Universo,
pero sólo en ocasiones.
El destino del Universo se hace impredecible.
Sea lo que
sea la energía oscura parece haber llegado para quedarse.
Encaja muy
bien
en el
puzzle
cosmológico
que los
físicos
y los
astrónomos han
estado
elaborando durante
mucho
tiempo. De acuerdo con las estimaciones actuales, la
energía oscura constituye las tres cuartas partes del
Universo. El resto es materia. Pero la materia ordinaria
de la que están hechas las galaxias, las estrellas, los
humanos o las flores es sólo el cinco por ciento del
Universo. El resto (un 20%) es lo que se conoce con el
nombre de materia oscura y permanece oculta para nosotros.
La materia
oscura es otro misterio en ese cosmos inmenso y
desconocido. Como la energía oscura la materia oscura es
invisible. Lo que conocemos de ambas son sus efectos: una
empuja, la otra retiene. Lo único que tienen en común es
el adjetivo "oscuro".
Los
premiados con el Nobel de Física de este año han ayudado a
descubrir un Universo que es desconocido en un 95% para la
ciencia y donde todo es posible, una vez más. |
Supernova 1995ar.
Dos
imágenes de la misma porción de cielo tomadas con una
diferencia de tres semanas se comparan. En la de más abajo
un pequeño punto de luz es descubierto. Tras analizar su
curva de luz se comprueba que es una supernova. Una
supernova puede emitir tanta luz como una galaxia entera.
La curva de luz es la misma para todos los tipos de
supernovas. La mayor parte de la luz es emitida en las
primeras semanas (diagrama inferior) |
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