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Las Nuevas Teorías sobre el Origen y la Expansión del Universo

10/05/2011 03:16 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

En la búsqueda de los orígenes del Cosmos, los científicos elaboran una tesis que abre las posibilidades de la existencia de múltiples universos, "el multiuniverso", o simplemente "Multiverso"

Las Nuevas Teorías sobre el Origen y la Expansión del Universo

Texto publicado por el Periódico "O Estado de São Paulo" (São Paulo - Brasil)

Suplemento "Especial de Domingo"

Edición de fecha 26 de Julio de 1998.

GREGG EASTERBROOK

U.S. News & World Report

(Traducción al Portugués por Ruth Helena Bellinghini)

(Traducción al Español por ShaZuGa)

Nuevas teorías sobre el Big-Bang apuntan hacia los múltiples cosmos.

En la búsqueda de los orígenes del Cosmos, los científicos elaboran una tesis que abre las posibilidades de la existencia de múltiples universos, "el multiuniverso",

o simplemente "Multiverso", en el cual la creación sería un proceso constante y eterno, con muchos recién-creados escapando para dimensiones inaccesibles.

Es la tesis más caliente surgida en la Cosmología en los últimos años:

"La Tesis de los Mundos Inflacionarios", en que la materia surge del nada, y por el corredor del tiempo, van creando más y más universos constantemente, sin que uno pueda tener contacto con otro por toda la eternidad.

Durante siglos, hombres y mujeres se preguntaban como surgieron las estrellas. El poeta romano Lucrecio creía que el universo era eterno: ¿Cómo tendría habido la Inexistencia? La Teología habla de un principio discreto: El Libro del Génesis presenta la creación del mundo en seis días; San Agustino suponía que el tiempo y el espacio fueron creados por Dios en el primer momento; el pensador islámico del siglo XII, Al - Ghazali, afirmaba que como un pasado infinito era inadmisible, el Universo tendría que haber comenzado en algún instante.

Mas, en cuanto muchos discutían si el Universo es una creación reciente o Infinitamente viejo, pocos se empeñaron en cuestionar que es lo que pudo haber existido antes de la creación.

Copérnico, Newton, Einstein y muchos otros vieron a los cielos como un reino inmutable cuyas leyes físicas podrían ser eventualmente desvendadas, pero donde las pistas de sus orígenes hace mucho habían desaparecido. De la misma manera que los religiosos se desvían de los debates sobre quien o que creó Dios, los científicos evitan la cuestión sobre qué es lo que creó el Universo. Así mismo, estamos rodeados de luz y materia, que tuvo que haber venido de algún lugar. Alimentados por una avalancha de nuevas informaciones producidas por el Telescopio Hubble, los científicos comenzaron a pesquisar lo que podría tener existido antes del Universo que conocemos.

Alan Guth, científico cosmológico del Massachussets Institute of Technology (MIT), dice que "a cada día que pasa, los enigmas de la creación parecen menos imposibles de desvendarlos".

Los candidatos a mecanismo de génesis incluyen a los bizarros agujeros negros, la inflación, una teoría según la cual, la existencia podría haber surgido del nada; y un universo-madre, - una dimensión atemporal -, que siempre existió y siempre existirá, dando origen a universos-hijos a lo largo de un infinito corredor de tiempo.

De la imaginación a la teoría

Los científicos realizan esas espantosas elaboraciones de la Física a partir de la revisión de la teoría del Big-Bang que describe los contornos del inicio de la existencia. La idea del Big-Bang comenzó como un intento de imaginar lo que pasaría si toda la materia del Universo fuese concentrada en un único lugar. Un concepto revolucionario, sostenido por evidencias como el movimiento de las galaxias y aspectos de la mecánica cuántica - ciencia que explica el comportamiento de las partículas subatómicas -.

Las primeras teorías del Big-Bang afirmaban que si toda la materia estuviese condensada en único punto, seria increíblemente caliente, porque la presión genera calor. El Universo inicial debió haber hervido a trillones de grados antes de explotar. Enseguida, su contenido se enfrió en elementos reconocibles, a medida que se extendía por el Universo helado.

La teoría del Big-Bang comenzó a ganar respaldo experimental en los años 60. El descubrimiento de la radiación cósmica de fondo confirmó una previsión básica de la tesis. Las más recientes lecturas hechas por satélites de la radiación de fondo muestran un margen de acierto de la teoría de 99, 9%. En la misma época, aceleradores de partículas, que aumentan increíblemente el nivel de energía de partículas subatómicas, permitían a los investigadores calcular que el Universo inicial debe haber sido compuesto de 75% de hidrógeno y 25% de helio. La composición química de las estrellas y nebulosas en su mayoría presenta esta misma composición en la misma proporción.

Fósiles cósmicos

La hipótesis de alta densidad y calor tiene sus problemas. ¿De dónde habría venido ese material super-comprimido a una temperatura de trillones de grados? "La ciencia explica que es lo ocurrió después de un milisegundo de la creación porque vemos sus fósiles, como la cantidad de helio presente en el Universo, y esos fósiles están previstos en la teoría; mas antes de esto hay una barrera para la comprensión, porque sabemos poco sobre lo que pudo haber sido la Física de ese momento", afirma el astrónomo británico Martin Rees, de la Universidad de Cambridge.

Los defensores de la teoría del Big-Bang acostumbran decir que la explosión del Big-Bang destruyó todas las informaciones sobre el estado anterior del Universo, y por tanto, la pregunta de lo que había antes no tiene razón de ser. Parece posible, pero no es una explicación satisfactoria.

En el intento de responder de donde vino la materia primordial, algunos investigadores parten del principio de una singularidad antecedió el Big-Bang. Singularidades, regiones que desafían a la Física, existirían en el interior de esos aspiradores gravitacionales llamados agujeros negros. Las ecuaciones de Einstein sugieren que, si la materia entra en colapso formando un agujero negro, la gravedad supera todas las otras fuerzas e forma un punto sin dimensión, pero con densidad infinita. Los físicos Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, y Roger Penrose de la Universidad de Oxford, fueron los primeros en demostrar que las singularidades no son apenas hipótesis, pero probablemente existen. Esto transforma esas estructuras en fuertes candidatas a proveer el material del Big-Bang.

Como otros conceptos del siglo XX, la noción de potencial infinito concentrado en un único punto desafía el sentido común. Parece imposible para un agujero negro concentrar toda la materia en una densidad infinita en un espacio infinitamente pequeño. A pesar de extraña, del punto de vista del Big-Bang la singularidad tiene sentido, - ya que es inevitable que en algún momento se concluya que esa materia fue hecha del nada -. En Diciembre de 1997, los astrónomos detectaron una extraordinaria hipernova que, por poquísimo tiempo, produjo más rayos gamas de lo que harían todas las otras estrellas del Universo juntas.

Aún cuando lo de la hipernova haya ocurrido en el espacio normal, y no en las condiciones presentes en el Big-Bang, ella puede reforzar la tesis de que existe un fenómeno físico todavía desconocido capaz de producir emisión abundante de energía a partir de una fuente muy pequeña.

Las teorías de la densidad infinita dominaron la Cosmología durante los años 70, pero su matemática podría producir conclusiones ridículas, como la anunciada - y posteriormente revisada - por Hawking, según la cual si el Universo pare de expandirse, este se iría a contraer y el tiempo volvería hacia atrás.

Los primeros cálculos de Hawking también sugerían que las galaxias se irían a condensar en un punto y destruir el Universo, en la antítesis del Big-Bang. Pero, las evidencias no apuntan para la contracción del Universo. Los astrónomos ven a las galaxias alejándose a velocidades de centenas de kilómetros por segundo y acelerando.

"Los datos indican que el Universo va expandiéndose para siempre y tal vez esa expansión se acelere para siempre", afirma Ruth Daly, física de la Universidad de Princeton.

Una curiosa cuestión de geometría también perjudicó varias teorías del Big-Bang. Einstein decía que el espacio es curvo, una región plástica moldeada por las energías del Cosmos. Si el destino del Universo fuera contraerse - el llamado Universo Cerrado -, sus extremidades van a curvarse sobre sí mismas, creando vistas bizarras en su telescopio. Si continuará con la expansión - el llamado Universo Abierto -, el espacio curvo causaría otras extrañezas visuales. Pero, hasta donde hoy se puede ver, la topografía cósmica parece monótonamente prosaica.

Es la tesis más caliente surgida en la Cosmología en los últimos años: "La Tesis de los Mundos Inflacionarios"

En Marzo de 1998, astrónomos de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, detectaron el objeto más distante ya observado en el Universo, una galaxia-bebé, que debe haber existido en la aurora de la creación, hace unos 13 billones de años. Hasta donde se sabe, el espacio entre la Tierra y esa galaxia es plano, geométricamente normal.

Investigar por qué nuestro Universo es agradablemente plano puede hallar pistas importantes para mostrar por que su creación fue favorable al aparecimiento de la vida. Si después del Big-Bang la proporción de materia y energía con relación al Universo no estuviere dentro de un cuatrillonésimo del 1% del ideal, la relatividad tornaría al Cosmos inhabitable: o demasiado compacto o raso para la formación de estrellas.

Conspiración por la vida

Otras constantes naturales parecen conspirar a favor de un Universo habitado. Si la gravedad fuese un poquito más fuerte, las estrellas consumirían su combustible nuclear en poco más de un año y la vida jamás evolucionaría en los planetas a su alrededor. Si la fuerza de atracción de los núcleos atómicos fuese un poquito más débil, las estrellas jamás se habrían formado. Hasta ahora ninguna teoría explica por que existen las leyes de la Física ni por que asumen esas formas. La teoría estándar del Big-Bang por ejemplo, ofrece una explicación simple para ese Universo: Suerte.

Hay, sin embargo, una teoría según la cual procesos físicos puramente casuales dieron origen a ese Universo. De acuerdo con ella, universos son creados todo el tiempo, aumentando estadísticamente las oportunidades de aparecimiento de un Cosmos como el nuestro. Es la tesis del Multiverso, que viene conquistando el medio científico.

Suponga que los agujeros negros eran lo que había antes del Big-Bang. Como nuestro Universo posee agujeros negros, algunos de ellos podrían estar dando origen a otros universos en otras dimensiones, en una estructura cósmica en arco, más grande de cualquier cosa que podamos imaginar.

Propuesta original surgió en 1979, fue perfeccionada en el MIT y viene ganando adeptos.

Multiverso y Acaso

Lee Smolin, físico de la Universidad Estadual de Pennsylvania, usa la teoría del Multiverso para mostrar como las leyes de la Física pueden haber surgido del acaso. Smolin cree que en el pasado algún evento detonó las primeras fundaciones de un Multiverso. El acaso reinaba y muchos cosmos nacieron con leyes físicas adversas al aparecimiento de la vida. Ellos entraron en colapso, compactándose, o se deshicieron en vapor.

Pero, los que nacieron regidos por leyes físicas semejantes a las de nuestro Universo fueron capaces de producir agujeros negros, lo que le permitió dar origen a universos-hijos. A lo largo del tiempo, se creó así un complejo y gigantesco Multiverso, con varias regiones en condiciones de dar origen a la vida, en una especie de selección natural en escala cósmica.

La idea puede parecer nueva, pero no lo es. En 1779, David Hume escribió: "varios universos pueden haber sido mal hechos o se deshicieron por una eternidad anterior a este nuestro sistema". Hoy, un número cada vez mayor de científicos abraza la idea de un Multiverso, en parte porque ese sistema explica las condiciones favorables a la vida sin recurrir a lo sobrenatural, ni al acaso.

El problema es que ahora no hay evidencias de otros universos o de otras dimensiones. Atribuir las virtudes de este Universo a otros desconocidos e invisibles es como atribuir virtudes a Dios - en ambos de los casos se puede estar en lo cierto, pero todo no pasa de una cuestión de fe.

Teoría Caliente

Pero, si la idea de un Multiverso gigante le parece simpática, le gustará aún más "La Teoría de la Inflación". Esta tesis, una de las más polémicas de la ciencia, afirma que la creación fue mucho más espectacular de lo que soñaban los teóricos del Big-Bang. Su corolario es que múltiples universos nuevos surgen constantemente y así será por toda la eternidad.

En el modelo estándar del Big-Bang, la materia que va a formar el Universo es preexistente, condensada en una singularidad o hirviendo en una materia supercaliente. En la teoría del Universo Inflacionario, todo lo que había antes era un falso vacío, una región transparente estallando de promesas cuánticos-mecánicas. Dentro de ese falso vacío había poco potencial para vastas cantidades de partículas virtuales, unidades subatómicas que a veces surgen del nada. Había potencial para transiciones cuánticas, que algunas veces hacen del mundo subatómico mudar de condiciones sin motivo. Finalmente, había potencial para vastas cantidades de constantes cosmológicas, la fuerza que parece estar disociando el Universo.

Según la teoría, poco antes del Big-Bang ese falso vacío estaba girando en un nivel inferior de energía. Ocasionalmente pasaba por transiciones rutinarias de quantum, la mayoría de las cuales, como ocurre en las transiciones cuánticas, eran irrelevantes. Pero, ellas también pueden ser sensacionales, y en el curso de eones, una de ellas colisiona con el falso vacío, haciendo que todo se desuniese.

Fantásticos niveles de gravedad fueron liberados, momentáneamente curvando el universo naciente en tal grado que las partículas virtuales se materializaron en números impresionantes. La fuerza de repulsión de la gravedad fue liberada, mpeliendo todo lo que está a su alrededor en todas las direcciones. Partículas e energía fueron creadas de forma tan prodigiosa que el nuevo universo no tuvo otra salida que ocupar todo el espacio y se expandió en una torrente de puro efecto físico.

Modelos Desajustados

Esa idea básica, propuesta en 1979 por el físico Alexei Starobinski, desarrollada y defendida por Guth, del MIT, contiene presupuestos que hacen que los primeros modelos del Big-Bang parezcan desajustados. De acuerdo con Guth, el falso vacío que causó el génesis del Universo puede haber sido menor que un protón. De esa partícula habría nacido no sólo el Universo observable, mas también una estructura mucho mayor, cuyas galaxias pueden estar a distancias incalculables, fuera del alcance de los telescopios.

El desenvolvimiento de la teoría del Universo Inflacionario hecho por Guth dejó al mundo de la Cosmología de boca abierta. Enigmas del Big-Bang parecían solucionados. Si, por ejemplo, el Universo se expandió muy aprisa, el espacio curvo de Einstein existiría, pero parecería plano a nuestros ojos.

Vecinos Invisibles

La Teoría Inflacionaria también puede explicar la naturaleza homogénea de los cielos. Para donde quieran que los científicos apunten sus instrumentos de observación, el Cosmos parece el mismo, sin murallas bizarras separando universos alternativos. Si otros universos se expandieron a partir del nuestro con velocidad inflacionaria, no veríamos ninguna evidencia de sus existencias y jamás podríamos hacer contactos con ellos.

Guth afirma que, por más alucinante que pueda parecer su teoría, sus detalles eventualmente serán desvendados por los físicos. Los avances de la mecánica inflacionaria algún día explicarán lo que hoy no pasan de desconocidas leyes de la física en el Cosmos recién nacido. Pero, por en cuanto, la teoría del Universo Inflacionario reposa sobre tesis no comprobadas. El superenergético falso vacío, por ejemplo, no pasa de especulación: investigadores detectaron partículas materializándose de lo que parece ser el vacío, pero esas apariciones son fugaces y diminutas, bien distantes de una constelación.

"Básicamente, es un misterio como el espacio vacío pueda tener energía asociada a él", resume, británicamente, Martin Rees.


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Shazuga (15 noticias)
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Opinión
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