23 julio 2015

Como ver la cara de Dios

El lanzamiento del Explorador del Fondo Cósmico, un pequeño satélite más conocido por sus siglas inglesas COBE, pasó muy desapercibido en los medios generales de comunicación. A simple vista, su misión parecía mucho menos espectacular que la de sus «primos», el Telescopio Hubble, o el gigantesco GRO, que debían estudiar el fondo de microondas, el susurro cósmico que los científicos creen que es el eco de la Gran Explosión que proporcionó su energía al Universo. 

En sus primeros nueve minutos de vida activa, en diciembre de 1989, COBE determinó con una precisión inigualable la temperatura de esta radiación (2.735 sobre el cero absoluto, unos cien millones de veces más frío que una vela de cumpleaños) y, más importante aún, que la intensidad de esta radiación no variaba cualquiera que fuera la dirección del Universo en que se midiera. Esto supuso una importante confirmación para el modelo estándar del Big Bang: el Cosmos surgió de una explosión totalmente uniforme de materia y energía, hace 15.000 millones de años.

Actualmente, el Universo no es uniforme. Disperso por él están las galaxias, las estrellas y, al menos, un sistema planetario completo, el nuestro. Los astrónomos disponen de grandes mapas que reflejan la distribución de galaxias y cúmulos de galaxias. A una escala enorme, el Universo parece adoptar la forma de colosales filamentos formados por galaxias brillantes entrelazados en torno a grandes volúmenes de espacio vacío. Esta estructura ha tardado tiempo en formarse. Los astrónomos ven galaxias ardiendo con los fuegos de las primeras y azules estrellas cuando el Universo sólo tenía 1.000 millones de años. Y más allá, cerca del límite observable, aparecen los cuásares (galaxias primitivas) que generan energía de forma salvaje. 

Según COBE, 300.000 años después del Big Bang, el Universo era uniforme, con variaciones en su densidad por debajo de una parte en 10.000. Antes de esta fecha, la energía era el elemento dominante, después y hasta hoy, lo es la materia. Y aquí está el problema. Para que se forme una galaxia, debemos disponer de irregularidades en la materia lo suficientemente importantes para que su gravedad atraiga a otras partículas de su entorno. Se produce entonces un efecto «bola de nieve»: a medida que crecen las irregularidades, mayor es su gravedad y más materia atraen, hasta que se convierten en galaxias. Hasta ahora, los astrónomos no sabían cómo el Universo había pasado del estado uniforme (que podemos denominar la «era COBE») hasta su situación actual, con la materia arracimada en bloques. ¿De dónde surgieron las irregularidades que dieron nacimiento a las galaxias? 

Los científicos confían en el Big Bang porque hace tres predicciones que se cumplen en el Cosmos, y que ninguna otra teoría puede explicar: la expansión del Universo, la cantidad de elementos ligeros (de bajo peso atómico) a partir de la que nacieron las primeras estrellas y la radiación de fondo que baña el Universo a 3 grados sobre cero absoluto. Es decir, explica espectacularmente los primeros instantes del Universo, pero se detiene antes de decirnos cómo, a partir de ese estado inicial, evoluciona hasta su estado actual. Esto significa que el Big Bang no es una buena cosmología (una teoría de todo): hay un «eslabón perdido», una desconocida «era de la formación de las galaxias». A través de este hueco, han atacado los (pocos) científicos que creían que existe un fallo fundamental en el modelo de la Gran Explosión. 

Estos son los partidarios de la teoría del Estado Estacionario (según la cual no hubo un momento inicial, sino que la materia se va creando a medida que el Universo se expande) o de la Cosmología del Plasma (que afirman que la fuerza dominante del Universo no es la gravedad, sino el electromagnetismo). En ayuda del Big Bang han venido diversas teorías, como la de la «materia oscura fría». Esta es una teoría del nacimiento de la estructura (es decir, las galaxias), según la cual al menos el 80% del Cosmos temprano estaba formado por alguna forma de «materia oscura» (que no emite luz y sólo es detectable por su influencia gravitatoria) desconocida, pero que podrían ser partículas elementales tan exóticas como los axiones, los fotinos o los gravitones. La principal característica de esta materia oscura es que es «fría», que en términos físicos significa que se mueve muy lentamente. Tan lentamente que la gravedad que generan puede detenerlas y hacer caer sus partículas unas sobre otras, dando nacimiento a la irregularidad que evolucionará en forma de galaxia.

Se han realizado simulaciones por ordenador en las que a partir de una masa uniforme dominada por la materia oscura fría se llegaba al estado actual del Cosmos. Desgraciadamente, la otra característica de la materia oscura (precisamente el ser eso, oscura), la hace extremadamente difícil de detectar. Los partidarios de la cosmología del plasma, por ejemplo, tenían sus propias simulaciones por ordenador, mediante las que se puede explicar el estado actual del Cosmos. Varias teorías estaban sobre la mesa y se hacía necesario que la experimentación y la observación, las grandes armas de la ciencia, decidieran entre ellas. Y al parecer, una vez más, la balanza se ha inclinado de nuevo en favor del Big Bang. Hace un par de días, la NASA anunciaba que el satélite COBE había descubierto «rizos» de materia superpuestos sobre la radiación de fondo, tal y como era hace 300.000 años. 

Al parecer, poco tiempo después de que la materia se hiciera dominante, comenzaron a aparecer irregularidades en el borde del Universo. Estas irregularidades aparecen como enormes nubes de materia (de 500 millones de añosluz de longitud y más) rodeadas por materia ligeramente menos densa. Todo parece indicar que estamos contemplando el comienzo del nacimiento de las galaxias y que el Big Bang ha superado uno de sus mayores escollos. 

¿Cuál es el origen de estos «rizos de densidad»? Aún es pronto para afirmarlo, pero las primeras estimaciones parecen inclinarse a favor del modelo de la materia oscura fría, pero ciertos modelos alternativos (como el llamado «arribaabajo», en el que se forman colosales nubes que se desgajan en pequeñas piezas, las galaxias) aún pueden tener algo que decir. Ciertos científicos ya han llamado a la cautela. Aún está reciente el caso de los «planetaspúlsar», que resultaron estar originados por un fallo instrumental. El descubrimiento de COBE parece ser más fiable. Esperemos que así sea, ya que, como algunos científicos afirmaron al conocer la noticia, sería «como ver la cara a Dios».

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