Contributions

Figura 41.1. Supernovas. Los estudios de las supernovas indican que, tras una etapa de expansión decelerada, comenzó un proceso de aceleración que llega hasta el presente. Fuente: NASA.

conocido como constante cosmológica. Sin embargo, el trabajo de otros científicos exploró las posibilidades de un Universo dinámico, como el modelo de De Sitter que, a través de las investigaciones de Friedmann (1922) y de Lemaître (1927), dio lugar a escenarios donde el Universo se expande o se contrae.

La expansión

Fueron, no obstante, los resultados observacionales de Hubble (1929) los que finalmente implantaron la idea de que el Universo se expande: la

observación del desplazamiento hacia el rojo de los espectros de galaxias, que indicaba su distanciamiento progresivo, y la medición de las distancias a las mismas, permitieron a Hubble concluir que las galaxias se alejan a una

velocidad proporcional a la distancia que las separa.

A partir de ese momento se consolidó el nuevo paradigma de Universo en expansión. Si rebobinamos la “película” de dicha expansión, en la que las galaxias son puntos que se separan unos de otros, dichos puntos terminarán por converger en un instante inicial, lo que permite calcular la edad del Universo. Curiosamente, los primeros cálculos conducían a un Universo demasiado joven (¡más joven que la edad medida de la Tierra!), lo que obligó a

reintroducir la escurridiza constante cosmológica, una fuerza repulsiva que acelera la expansión. De hecho, dicha constante representa uno de los aspectos más intrigantes de la Cosmología moderna, apareciendo y desapareciendo repetidamente en los sucesivos modelos.

En los años cincuenta, la combinación de estos modelos cosmológicos con la física de partículas se concreta en la Teoría del Big Bang (o Gran Explosión) introducida por Gamow (1948). Las progresivas mejoras al modelo de Big Bang configuran lo que hoy se conoce como modelo cosmológico estándar.

Figura 41.2. Hubble. La observación de las galaxias permitió a Edwin Hubble (en la imagen en el Observatorio de Monte Palomar) confirmar la expansión del Universo.

Figura 41.3. Teóricos. Mientras que Einstein (izquierda) propuso un modelo de Universo estático, Lemaitre (derecha) exploró las posibilidades de un Universo dinámico. Fuente: La Recherche.

proceso de expansión acelerada. Dichos estudios sugieren que cerca del 70% de la energía del Universo está asociada a una componente que ejerce una presión negativa (una especie de

“antigravedad”). Nuevamente, la constante cosmológica aparece como una posible explicación, si bien su justificación física, como energía del vacío, presenta profundos problemas conceptuales. Otras posibles explicaciones teóricas involucran un nuevo campo físico conocido como quintaesencia.

Finalmente, conviene señalar que la idea de un Universo en expansión no obliga a admitir una creación inicial. Frente al modelo del Big Bang, los científicos Bondi, Gold y Hoyle desarrollaron la denominada teoría del estado estacionario, en la que el Universo presenta siempre el mismo aspecto. La expansión es alimentada por una creación continua de materia, sin una creación del Universo como tal. En la actualidad esta teoría ha sido abandonada frente al éxito del modelo estándar, confirmando al Big Bang

El final

Respecto al destino último de la expansión, el carácter atractivo de la gravedad actúa como un freno, de manera que la evolución final del Universo depende de la cantidad de materia que contenga: en principio, si se supera un cierto límite, la gravedad acabará por detener completamente el proceso de expansión dando lugar a una fase de contracción y eventual

derrumbamiento final, mientras que si la cantidad de materia es insuficiente la expansión proseguirá indefinidamente. Sin embargo, los estudios de supernovas realizados en 1998 permiten concluir que el Universo está, de hecho, en un

como paradigma dominante. Sin embargo, las posibles sorpresas que aún nos reserva la Cosmología

observacional, junto con la reaparición en la física de altas energías de alguna de las objeciones conceptuales por las

que la teoría del estado estacionario fue abandonada, nos sugieren, como indicábamos al comienzo, la necesidad de una actitud abierta y crítica respecto a nuestras ideas preconcebidas sobre el Universo.

La singularidad

A pesar de la existencia de un instante inicial, conocido como “singularidad” —un lugar donde las leyes de la física carecen de validez—, el Universo no se expande a partir de un punto dado. En una analogía ya clásica, las galaxias pueden verse como

puntos pintados sobre la superficie de un globo. A medida que hinchamos el globo, la distancia entre los puntos aumenta, si bien ninguno de ellos representa el origen de la expansión. Pero, a diferencia del globo, el Universo no se expande

en ningún espacio externo. Son las propias reglas de medición del espacio-tiempo las que evolucionan y en estos modelos no tiene sentido preguntarse dónde se expande el Universo.

l Universo se halla impregnado de una radiación fósil que ha aportado información primordial sobre los primeros instantes del Cosmos

La ciencia, en ocasiones un asunto de fe, nos exige de nuevo que creamos lo que no vemos. Una radiación, invisible para el ojo humano, impregna todo

el espacio y nos revela los secretos mejor guardados del Universo: aquellos que se refieren a su origen, cuando sólo tenía 300.000 años. Si se tratara de la vida de una persona de ochenta, los datos hablarían sobre su primer día, apenas

veintitrés horas después del nacimiento.

Descubrimiento casual

En 1931, Karl Jansky, un ingeniero de los laboratorios Bell Telephone (EE.UU.) que estudiaba las

perturbaciones de las líneas telefónicas, descubrió “algo que procedía del espacio” y distorsionaba la señal, pero que no pudo concretar. En 1965, la misma compañía asignó a Arno Penzias y Robert Wilson la tarea de eliminar el ruido detectado en la antena de radio dedicada a las telecomunicaciones por satélite. Una vez suprimidas todas las posibles fuentes de ruido, descubrieron con sorpresa una señal de microondas que no variaba con el día ni con la estación del año y que además era isótropa: presentaba la misma apariencia en todas las direcciones, de modo que no podía emanar de una estrella o una galaxia. Por la misma

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