Eje 4. Actividad 1

ORIGEN Y FIN DEL UNIVERSO

LEONEL VERA LUGO

AS162099527

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MÉXICO

CURSO PROPEDÉUTICO DE INGRESO

ELABORACIÓN DE TEXTO ACADÉMICO

20 DE ABRIL DE 2016

ORIGEN Y FIN DEL UNIVERSO

(Texto elaborado a partir de la lectura del artículo “El lado oscuro del universo”)

Introducción:

     Cuál es el origen del universo y cómo terminará, son cuestionamientos que el hombre ha contestado con todo tipo de argumentaciones, ya sean religiosas, filosóficas o científicas. Aquí se narra muy brevemente el camino de descubrimientos que los cosmólogos, físicos, astrónomos y demás científicos, han recorrido, y que han conducido a la formulación de la teoría del Big Bang del origen del universo, así como otras teorías que imaginan su escenario final.

Desarrollo:

Origen: teoría del Big Bang

     ¿Cómo se originó el universo? Aún no es posible responder esta cuestión con absoluta certeza; sin embargo, la explicación que goza de mayor aceptación por parte de la comunidad científica, denominada teoría del Bing Bang, refiere que el universo se originó a partir de un ínfimo punto muy caliente y denso –conocido como singularidad-, que contenía toda la energía y la materia, y que al expandirse de forma exponencial produjo, con el paso de millones de años, las galaxias, estrellas, planetas y demás elementos que ahora integran el universo, incluidos los seres vivos.

      Esta teoría se sustenta en el hecho de que el universo se está expandiendo, según lo descubrió Edwin Hubble, en 1929, al llevar a cabo observaciones del corrimiento al rojo –grado de enrojecimiento que presenta la luz de una galaxia al alejarse- de alrededor de 90 “nebulosas espirales”. Hubble advirtió que todas las galaxias observadas se estaban alejando, y que lo hacían con mayor rapidez conforme eran más distantes, e incluso pudo determinar que su velocidad guardaba una relación proporcional directa con la distancia a la que se hallaban, es decir, una galaxia al doble de distancia se alejaba al doble de velocidad, una ubicada al triple de distancia se alejaba al triple de velocidad, y así respectivamente. Este descubrimiento conllevó a concluir que si las galaxias se están alejando unas de otras, entonces en un pasado remoto debieron estar juntas, mezcladas y compactas. A partir de esta conjetura surgió, en los años siguientes, la referida teoría del Big Bang, que en un principio no gozó de aceptación, pues la idea dominante por aquellos tiempos, en la Cosmología, era que el universo no tenía principio ni fin, sino que siempre había existido.

Fig. 1 Corrimiento al rojo de galaxias

     No fue sino hasta el año de 1965, en el que Arno Penzias y Robert Wilson, mientras trabajaban con antenas, descubrieron lo que la comunidad científica consideraría una evidencia fehaciente del Big Bang. La prueba en cuestión era un ruido captado por las antenas, situado en el espectro electromagnético y que, a pesar de los esfuerzos de los dos físicos, no pudieron eliminar. Si bien al inicio Penzias y Wilson no tenían idea de qué era semejante ruido, una vez analizadas sus características advirtieron que se trataba de la radiación cósmica de fondo predicha por algunos científicos años antes, y que no es otra cosa que radiación distribuida por todo el espacio como un remanente de las altas temperaturas y densidades que se presentaron en el Big Bang, es decir, una especie de eco proveniente del origen del universo. Este nuevo descubrimiento se consideró una corroboración del Big Bang, lo que hizo de esta teoría del origen del universo la más aceptada hasta la actualidad.

Fig. 2 Imagen del fondo de radiación cósmica

     No obstante tal aceptación, lo cierto es que la teoría en cuestión presenta algunos problemas sin resolver, que en parte fueron atendidos por el modelo de inflación ideado por varios científicos durante la década de los 80, y según el cual en la primera fracción de segundo del Big Bang, una intensa fuerza de repulsión provocó que la singularidad pasara de tener un tamaño menor al de un átomo al tamaño de una toronja. Pero la relevancia del modelo no sólo radica en la solución de ciertos problemas (heterogeneidades, anisotropía, curvatura del espacio), sino que entre sus propuestas más importantes se encuentra que el universo es plano, lo cual no se refiere a que tenga únicamente dos dimensiones, sino que es plano en términos de la geometría euclidiana (geometría plana). Esto implicaba, además, que el universo contenía materia y energía en cantidades suficientes para lograr que gradualmente frenara su expansión, aunque sin detenerla totalmente.

Fin: teorías del Big Freeze y Big Rib

     En la década de los 90, gracias a los datos estadísticos obtenidos por el satélite COBE y otros satélites posteriores, lanzados para investigar el fondo de radiación cósmica, fue posible determinar varias características del universo como su temperatura, edad, y geometría. Respecto a ésta última, la información recabada permitió confirmar lo propuesto por el modelo inflacionario, en el sentido de que el universo es plano, descartándose así las posibilidades ofrecidas por la relatividad general de una geometría elíptica de curvatura positiva (con forma de esfera) o una geometría hiperbólica con curvatura negativa (con forma de silla de montar).

Fig. 3 Representación de posibilidades de la geometría del universo

     Esto implicó, al tiempo que un acierto del modelo cosmológico imperante, una inconsistencia en la medición de las cantidades de materia y energía contenidas en el universo; ya que, para que éste sea plano, requiere de determinadas cantidades de materia y energía, que se correspondan con la densidad crítica. Sin embargo, los recuentos revelaban que las cantidades eran insuficientes para producir una geometría plana, pues la materia bariónica (de la que están constituidas las galaxias, estrellas y todo lo demás, incluidos los seres vivos) sólo representaba un 5% y la materia oscura un 20%, de manera que faltaría alrededor del 75 % del universo. Ante tal panorama, los científicos teorizaron acerca de la existencia de un ingrediente más en la receta cósmica que aún no había sido detectado. En 1998, el cosmólogo Michael Turner acuñó el término “energía oscura”, para denominar esa pieza del rompecabezas, de la que se desconocía por completo su naturaleza, pero que faltaba para completar la densidad requerida que justificara la geometría plana del universo.

     Los primeros indicios de la existencia de la energía oscura, fueron reportados a principios del siglo XXI, como resultado del trabajo de dos grupos de astrónomos: el Proyecto de Cosmología con Supernovas y el Equipo de Búsqueda de Supernovas de Alto Corrimiento al Rojo, dirigidos por Saul Perlmutter y Brian Schmidt, respectivamente. Ambos equipos habían estado observando –cada uno por separado- supernovas de tipo Ia (ideales como patrón de luminosidad por su alto brillo intrínseco), con la finalidad obtener información del desplazamiento de las galaxias, que  –se suponía, de acuerdo con el modelo inflacionario- debía estarse desacelerando. Sin embargo, los resultados de la observación fueron distintos a lo que se esperaba, ya que los datos indicaban, no sólo que la expansión del universo no se estaba frenando, sino que, por el contrario, se aceleraba. Esto hizo que los cosmólogos supusieran que si la expansión del universo se estaba acelerando, a pesar de la fuerza de gravedad, entonces debía existir una fuerza similar, pero mayor, pero que actuara en sentido contrario, provocando repulsión, y consideraron a dicha fuerza repulsora como un efecto de la energía oscura.

Fig. 4 Esquema de la energía oscura

     Aun cuando los cosmólogos seguían ignorando la naturaleza de la energía oscura, ahora creían conocer cómo afectaba al universo, y la equipararon a la constante cosmológica de Einstein, al considerar que actuaban en forma similar. Otros científicos estimaron que se trataba más bien de una especie de campo, parecido al electromagnético, al que llamaron Quintaescencia.

     Ya fuese constante cosmológica, Quintaesencia u otra explicación alternativa, lo cierto es que la fuerza de repulsión atribuida a la energía oscura cambió la visión de la Cosmología en torno al destino final del universo. Sabiendo que éste es plano, se hace prácticamente imposible -en tanto dicha geometría continúe-, que colapse en una suerte de implosión (Big Crunch). De igual forma, habría que descartar que el universo llegara casi a frenarse, acorde con el modelo inflacionario, como se creía en los años 90. En cambio, la expansión acelerada a permitido a los científicos pensar en un futuro en el que, de tanto distanciarse, sea imposible ver la luz de las estrellas de otras galaxias, para que finalmente todo se apague e impere la oscuridad y el frío. A esta posibilidad se le conoce como teoría del Big Freeze o muerte térmica del universo.

     Otro final aún más dramático, es el ideado en torno a la “energía fantasma”, cuyos efectos producirían un desenlace distinto, un “desgarramiento” del universo. La energía fantasma es una conceptualización o explicación de la energía oscura, planteada a partir de una variación de datos en las ecuaciones previamente aplicadas al estudio de la referida energía oscura. Este nuevo concepto ha dado lugar a la formulación de la teoría del Big Rip, la cual propone que el universo seguiría expandiéndose de forma acelerada, distanciando las galaxias, hasta que finalmente la fuerza de repulsión de la energía oscura venza por completo a la fuerza de atracción de la gravedad, lo que conllevaría a que, primero, se desgajaran los grandes cúmulos de galaxias, luego las galaxias mismas se desmembrarían, seguirían los sistemas planetarios, el proceso de repulsión continuaría al grado de desintegrar los planetas, y así en un “crescendo infinito” que escalaría hasta la unidad constituyente de la materia, en donde, finalmente, la fuerza de repulsión superaría a las fuerzas electromagnéticas y nucleares, para terminar desgarrando los átomos.

Conclusión:

     Las referidas teorías cosmológicas, aun cuando algunas tengan mayor sustentación y evidencia empírica que otras, son todas, sin duda alguna, excelentes herramientas para crear más conocimiento y comprender el universo, y en cierta medida, al hombre mismo; sin embargo, son sólo eso “teorías”, cuya vigencia y aplicación depende de no ser contradichas y destruidas por futuros descubrimientos y, en esa medida, existe la posibilidad –aunque no sea tan probable- que en un futuro se tuviera una concepción del origen y fin del universo radicalmente diferente a la actual.

Referencias:

Jiménez, J. (2006). El problema de la energía oscura en la nueva Cosmología estándar. (Documento PDF). Recuperado el 18 de abril de 2016, de http://digibug.ugr.es/bitstream/10481/947/1/16093719.pdf.

López, S. Fondo Cósmico de Microondas: Los augurios del pasado. Instituto de Astrofísica de Canarias. Recuperado el 18 de abril de 2016, de http://www.iac.es/gabinete/difus/ciencia/silbia/f3.htm.

Martín, D (2012). La singularidad de Stephen Hawking. En: ¿Cómo ves? Revista de Divulgación de la ciencia de la UNAM (162) Versión online. Universidad Nacional Autónoma de México. Recuperado el 18 de abril de 2016, de http://www.comoves.unam.mx/numeros/indice/162.

Pivetta, M (2015). Brian Schmidt: El enigma de la energía oscura. En: Pesquisa (235) Versión online. Recuperado el 18 de abril de 2016, de http://revistapesquisa.fapesp.br/es/2013/05/06/brian-schmidt-el-enigma-de-la-energia-oscura/.

Wikipedia. Big Freeze. Recuperado el 19 de abril de 2016, de https://es.wikipedia.org/wiki/Big_Freeze.

Wikipedia. Energía oscura. Recuperado el 19 de abril de 2016, de https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_oscura.

REFLEXIÓN:

¿Por qué elegí este tema?

R= Porque como no manejaba ninguno de los cuatro temas, preferí el que más desconocido me resultaba y a la vez más atractivo por su relación con la astronomía, la cual me llamaba mucho la atención en mi niñez. Además, sabía que en la actividad 2 realizaría un comic, y quería hacerlo de ciencia ficción.

¿De dónde partí para empezar a escribir?

R= Primero leí y releí una gran cantidad de artículos, entrevistas, glosarios y páginas en internet acerca de los diversos tópicos que aborda el artículo: Big Bang, corrimiento al rojo de galaxias, radiación de fondo, modelo inflacionario, geometría del universo, materia oscura, energía oscura, teoría del fin del universo (Big, Crunch, Big Freeze y Big Rip). Unos no eran del todo fiables y otros repetían la información, así que al final sólo me apoyé en los que consideré fidedignos y no repetitivos. Luego, cuando creí que ya comprendía más o menos el tema y sobre todo los conceptos, inicié una serie de anotaciones en una libreta, que guardaban el orden de tópicos expuesto en el artículo, y que me sirvió de esbozo para la redacción. A partir de dicho esbozo comencé a escribir.