El Lado Oscuro Del Universo

Esta mañana, enmarcada en las charlas del ciclo Cita Con La Ciencia, la profesora Gabriela Baremboim nos ha ofrecido una conferencia titulada El Lado Oscuro Del Universo, de la cuál intentaré hacer un pequeño resumen para que todos podamos disfrutar de la misma. Así que, sin más dilación.

El Lado Oscuro Del Universo, por Gabriela Baremboim

Para empezar, hemos empezado, por donde se suele empezar (^_^) ¿Qué vemos, cuando miramos al cielo? Podemos ver estrellas, si nos fijamos lo suficiente, podremos observar que están agrupadas en una estructura a la que llamamos galaxia, nuestra galaxia: La Vía Lactea.

La Profesora Beremboim ha pasado ahora a comentar la vida de Edwin Hubble, al que considera el Padre de la Cosmología: no muy buen estudiante, doctorado en derecho, más tarde profesor, luego doctorado en Física y por fin, el descubridor de que no existe una sola galaxia en el universo. De hecho, encuentra bastantes galaxias, y aún hace más: mide su velocidad, y descubre que el universo se está expandiendo y además, la velocidad de las galaxias se acomodan a la llamada "Ley de Hubble" en la que la velocidad es proporcional a la distancia a la galaxia.

Pero estas ideas de un universo en expansión no parece que puedan ser aceptadas así como así por la comunidad científica, pero el caso es qeu si lo fueron, y para entenderlo, tenemos que comentar lo que supuso la revolución de la Relatividad. En este momento, pasamos a comentar las Leyes de Maxwell y sus diferencias con las Transformaciones de Galileo, si la una era correcta, la otra no, y viceversa. En principio, se consideró que eran las Leyes de Maxwell las que necesitarían una corrección, hasta que llegó Einstein con la Teoría de la Relatividad y postuló que en realidad lo que estaba mal eran los 200 años de mecánica que se habían hecho hasta entonces. Pero ahora tenemos que demostrar que la Teoría de la Relatividad es correcta, para ello, podemos utilizar el resultado de que la propia luz sería desviada por el paso cercano a una gran masa. Para ello, necesitamos una gran masa: el Sol, y la luz de una estrella distante, y que pase al lado del sol, y que el Sol no moleste en las medidas: necesitamos además un eclipse total de Sol. Por supuesto, se comprobó que la Relatividad funcionaba.

Ahora, podemos aplicar la Teoría de la Relatividad a todo el universo conocido, con dos resultados: O el universo se está expandiendo, o se está contrayendo. Y como hemos comentado un poco antes, Hubble demostró que el universo se está expandiendo. Esto tiene interesantes consecuencias, pero primero vamos a hacer una distinción entre radiación y materia. Diremos que la primera tiene una velocidad comparable a la de la luz, y la segunda muy inferior. Ahora, con nuestro modelo de universo en expansión, podemos comprobar que la radiación debería "diluirse", lo que se conoce como correrse hacia el rojo haciendo que su longitud de onda sea más larga.

Con estos datos, podemos intentar predecir qué le pasará al universo en un futuro: se expanderá, y qué le pasó en el pasado: se contrae. Y además, podemos intentar estimar la edad del universo: unos 14 000 000 000 (14 mil millones) años.

En este momento, pasamos a comentar la composición (conocida en ese momento) del universo. Por un lado tenemos los fermiones, con los que podemos construir cosas y que ocupan espacio, y por otro a los bosones, con los que podemos juntar cosas y no ocupan espacio. Ambos tipos de partículas forman lo que se conoce como Modelo Estandar De Partículas.

Pero... ¿Cómo sé que es todo lo que hay? Se sabe que de haber más materia debe interaccionar gravitatoriamente, por lo que podemos hacer un mapa del campo gravitatorio. Para ello se pueden utilizar las llamadas lentes gravitacionales: concentraciones de masa a escala de varias galaxias, al lado de las cuales pasa la luz de una galaxia que esté detrás, y, con las que, analizando las imágenes que se generan de la galaxia podemos deducir la distribución de masas, obteniendo que hay una gran cantidad de masa en las estrellas y galaxias que vemos, pero también hay una distribución uniforme de masa por debajo de la que no sabemos nada: la materia oscura.¿Realmente no sabemos nada? No, ya se habían obtenido datos acerca de su existencia cuando Vera Rubin, considerada por la Profesora Baremboim como la primera dama de la cosmología, realizó sus estudios acerca de la velocidad de rotación de las galaxias y descubriendo que debería haber más masa de la que en realidad vemos.

Pero para poder medir esta materia oscura, tenemos que separarla de la materia 'normal'. Para ello, podemos vigilar el cielo a la espera de un choque entre grandes clústers de galáxias, en los que la materia oscura sale por el lado opuesto sin interaccionar con nada, y la materia 'normal' interacciona entre sí, de forma que se retrasa con respecto a la materia oscura, de tal forma que quedan separadas.

Utilizando el telescopio Chandra, se encontró este evento y se confirmó la existencia de Materia Oscura. Pero... ¿Hay algo más?

Ahora, nuestro reto es el de pesar el universo, para ello tenemos que medir la tasa de expansión o de desaceleración del universo. Para esto, necesitamos una distancia patrón, la cuál nos las ofrecen las Supernovas 1A, candelas estandar en la astrofísica a las cuáles se puede estimar la distancia con mucha precisión. Con todo esto, se llega a que el universo se está expandiendo... aceleradamente.

Debe existir algo que neutralice el efecto de la gravedad, una especie de gravedad negativa o fuerza repulsora. Para explicar esto se postula la existencia de algo a lo que llamamos energía oscura, la cuál tiene que tener las siguientes características: sigue existiendo aún cuando esté en vacío, está distribuida uniformemente en el universo, tiene una densidad constante, y es invisible. Y haciendo cuentes, obtenemos que en la actualidad, la Energía Oscura constituye aproximadamente un 70% del universo, la Materia Oscura un 25% y la Materia Ordinaria el 5% restante.

Nuevamente, podemos intentar hacer predicciones acerca del futuro y el pasado del universo: en el pasado, la densidad de Energía Oscura fue mucho menor, y en el futuro será mucho mayor.

Para terminar, podemos hacer un resumen de lo que es en la actualidad la cosmología. Hasta el momento, tenemos la Relatividad general de Einstein, el Modelo Estandar de Partículas y un inventario de los componentes del universo. Todavía nos queda relacionar la Mecánica Cuántica con la Relatividad, saber qué es la Materia Oscura y saber qué es la Energía Oscura. Y esto lo podremos hacer vigilando el universo con sondas como Plank y Fermi, e interrogando al universo, con experimentos como el LHC.

Y ya, como últimos detalles, la profesora Baremboim nos comenta que "El lado oscuro de la fuerza es el interesante" nos planta una foto de Darth Vader y nos dice aquello de "Que la fuerza os acompañe" (^_^) Espero que os haya gustado el resumen, si hay que aclarar alguna cosa, bien sea porque no se entienda o porque me haya expresado mal me avisáis y lo corrigo en cuanto pueda.