El Universo (2). Edad y tamaño

La mayoría de los cosmólogos supone que, a consecuencia de la inflación y de aumentar enormemente el radio de curvatura, la superficie exterior del Universo tiende a ser plana. En efecto, el Universo se ve plano actualmente. Además, durante su evolución la energía fotónica separada ha ido disminuyendo de frecuencia hasta la escala de microondas, formando una radiación de fondo, que se interpreta como un resto del Big Bang, a una temperatura de 2,7 grados absolutos. Pero esta radiación tiene ‘arrugas’, irregularidades que indican que la distribución de la materia no era uniforme y las zonas con mayor concentración de materia fueron las semillas generadoras de galaxias. En consecuencia, se considera que las galaxias, estrellas y planetas proceden de las irregularidades de las fluctuaciones cuánticas ocurridas durante la inflación.

Los cálculos actuales indican que las estrellas brillantes solo contribuyen en un modesto 4% a la masa y a la energía total del Universo. Puede ser que los fantasmagóricos neutrinos, con una masa estimada menor de una mil millonésima de la del protón, contribuyan como materia oscura caliente tanto como las estrellas a la masa total, pero resta un déficit grande de materia no detectada. Los cálculos de las interacciones gravitatorias existentes indican que hay una enorme cantidad de materia no visible. Por ejemplo, las estrellas cercanas al centro de nuestra galaxia se desplazan a la misma velocidad que las periféricas, y se piensa que es debido a que están inmersas en una gran extensión de materia que no se detecta de otro modo. La ‘materia oscura’ del Universo debe de ser del orden del 23%, y aún queda un 73% de energía no detectable que se designa con el bonito nombre de ‘energía oscura’.

¿Cuál es la edad del Universo?

El cálculo se basa en la inversa de la constante de Hubble, que es la relación entre el desplazamiento al rojo de una galaxia, de donde se deduce su velocidad, y la distancia a que se encuentra, estimada por su magnitud absoluta. Pero la constante de Hubble ha sido modificada varias veces y con ella la antigüedad del Universo. Actualmente, merced a la medida de las distancias a más de cien mil estrellas mediante la técnica del paralaje por el satélite Hiparco, la edad estimada es de 13.700 millones de años. No obstante, este cálculo puede estar sometido a errores y, además, algunos astrónomos dudan de que los desplazamientos al rojo de la luz emitida por galaxias lejanas tengan que ver con el efecto Doppler, sino con fuertes campos gravitatorios o con algún proceso de dispersión. Y todavía más: debemos tener en cuenta que nuestro sistema solar no se está expandiendo, ni nuestra galaxia, ni el cúmulo de galaxias al que pertenece la Vía Láctea; pero los cúmulos exteriores al nuestro sí se alejan unos de otros, y es esta recesión la que revela la expansión del Universo.

Mucho sabemos del Universo, pero desconocemos mucho más. Parece claro que solo vemos una parte de él porque la luz no ha tenido tiempo para llegar hasta la Tierra desde regiones muy alejadas. Además, vemos el Universo lejano como era hace millones de años. Por ejemplo, las galaxias situadas a mil millones de años luz las vemos en el estado en que estaban hace mil millones de años. No obstante las tremendas dificultades experimentales, los astrónomos se atreven a estimar que en el Universo visible hay cien mil millones de galaxias que contienen diez mil trillones de estrellas.

¿De dónde viene la Tierra?

Se admite que los primeros elementos en formarse fueron el hidrógeno y el helio, además de algo de deuterio y de litio. Mil millones de años después del Big Bang, nacieron las estrellas diez veces más masivas que el Sol, que son de vida relativamente corta (menos de un millón de años). Estas estrellas producen, mediante reacciones nucleares de fusión, elementos desde el silicio hasta el hierro en una cantidad de aproximadamente un 2% con respecto al hidrógeno y al helio. Estos elementos son expulsados cuando las estrellas masivas que los producen explosionan como supernovas del tipo II. Los escombros se mezclan con el gas de las nubes estelares y los densos paquetes fríos resultantes forman nuevas generaciones de estrellas. El astrónomo Frank H. Shu lo interpreta con bellas palabras: «En las afueras de una galaxia espiral, el colapso gravitatorio de una nube en rotación resultó en la formación del Sol, rodeado por un disco giratorio de gas y polvo. Este disco, en el que también se encuentran los elementos pesados producidos en el interior de las estrellas, se acumula para formar núcleos planetarios de roca y hielo. Uno de estos planetas es lo suficientemente afortunado como para tener agua en tres fases. La química orgánica en los océanos líquidos del planeta da lugar a organismos vivientes que evolucionan y se adentran en la tierra. El más inteligente de los animales terrestres mira al cielo y ve los planetas y las estrellas y se pregunta ¿qué plan subyace en todo esto?

¿El Universo es finito o infinito? ¿Cómo nos afecta este problema?

Para Einstein el Universo era cuasi euclídeo, algo así como «la superficie de un lago crispado por débiles olas»; casi esférico y necesariamente finito. Mach decía que la fuerza gravitatoria que experimenta un cuerpo es proporcional a la cantidad total de materia del Universo, si fuera infinito causaría una inercia infinita y nada podría moverse. (¿No es este un razonamiento semejante a la paradoja de Olbers y falso por las mismas razones?). Actualmente nos puede parecer infinito porque no hay límites observables ¿Nos parece plano a semejanza de un área pequeña – la que vemos – de un enorme globo (sea la Tierra)? ¡Es imposible dar una respuesta! Por eso los cosmólogos especulan. Algunos afirman que nuestro universo solo es uno de los muchos posibles. Otros, más pragmáticos, abogan por aumentar los datos experimentales y la capacidad de cálculo con ordenadores trabajando en paralelo e, incluso, tratar de mejorar las cualidades mentales de las personas. Algo es indudable: que el infinito está en la mente de los más grandes filósofos y matemáticos que tanto esfuerzo han dedicado al asunto, pero ninguno puede afirmar que esté ahí afuera. ¿Y el cero? De acuerdo con el principio de incertidumbre, el vacío no es el cero, no es la nada, sino que es un conjunto de partículas y antipartículas y tiene contorno. Donde está el cero es en la vida individual, que con la muerte desaparece en la nada. (Aunque esto no se lo creen los religiosos obedientes).

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