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Cómo la Ciencia llegó a descubrir el origen de la Materia que compone nuestros cuerpos y todo lo que nos rodea.

Creada26-03-2018
Modificada26-03-2018
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Octubre1

Reseña del Documental En el Lado Oscuro de la serie El Universo de Stephen Hawking

En el Lado Oscuro

Sabemos que el Universo comenzó a existir en un Big Bang, pero no sabemos si continuará existiendo por toda la eternidad o tendrá un fin. Ni sabemos cómo sería ese fin.

El Universo se está expandiendo, pero esa expansión se ve frenada por su propia fuerza gravitatoria. Si se frenará por completo o no, depende de cuánta materia exista ejerciendo esa fuerza de atracción.

Pero hay un problema: No sabemos con exactitud cuánta materia existe. Al parecer hay mucha más materia de la que podemos ver.

La Velocidad de las Estrellas

En los años 1.950, la astrónoma Vera Rubin midió la velocidad con la que varias estrellas orbitaban alrededor de una galaxia espiral. Lo que descubrió era algo que contradecía todo lo que le habían enseñado sobre dinámica orbital.

En el Sistema Solar los planetas orbitan alrededor del Sol a distintas distancias, y los más cercanos viajan más rápido que los más lejanos.

Pero en las galaxias no. Vera comprobó que las estrellas más cercanas al centro galáctico se desplazaban prácticamente a la misma velocidad que las más lejanas.

Llegó a la conclusión de que, además de la materia que componía la galaxia, debía existir otra masa que no podíamos ver y que estaba distribuida a todo lo ancho de la galaxia.

Según sus cálculos, afirmó que el 90% de la materia de las galaxias era Materia Oscura.

Para los cosmólogos que quieren conocer el destino del Universo, si se expandirá para siempre o llegará a frenarse por completo y luego contraerse, es necesario saber cuánta materia contiene el Universo.

Pero ¿cómo podemos medir lo que no se puede ver?

MACHOS en el Espacio

Se ha planteado la hipótesis de que la Materia Oscura podría estar formada por estrellas ya agotadas y apagadas que existen en el interior y alrededor de las galaxias en mucha más cantidad que las visibles. Para referirse a ellas se las denomina MACHOS, siglas de Halo de Objetos Compactos Masivos. Pueden tener un tamaño como la Tierra o diez veces más grandes que el Sol.

Si existen, estarían esparcidos entre las galaxias, oscuros e invisibles.

Desviación de la Luz de las GalaxiasSabiendo que son muy pesados, según la Teoría de la Relatividad de Einstein es de esperar que los rayos de luz procedentes de lejanas galaxias, al pasar cerca de un MACHO, se desviarían de su curso, actuando como una Lente Gravitacional. La imagen que viéramos de esas lejanas galaxias estaría distorsionada, curvada alrededor de un punto en el que no veríamos nada, lo cual delataría su presencia.

Además, durante el tiempo de mayor acercamiento de los rayos de luz al MACHO, la intensidad de la luz de la galaxia lejana se incrementaría de forma apreciable.

Las observaciones astronómicas que se han realizado de millones de estrellas a lo largo de varios años han revelado que este fenómeno ocurre. Pero el número de MACHOS detectado no es suficiente para explicar el efecto observado por Vera Rubin.

Quizás el componente principal de la Materia Oscura sean los Neutrinos, partículas fantasmales a las que se ha considerado sin masa y mucho más abundantes que cualquier otra partícula. Si contuvieran una pequeña porción de masa, aunque sea mil veces menor que un electrón, podría explicar gran parte de la materia invisible del Universo.

La Materia Oscura

En el primer segundo tras el Big Bang, el Universo era tan denso y caliente que no podían existir más que una sopa de partículas y Energía. Tras unos 100 segundos ya se había expandido y enfriado lo bastante para estar a unos 10 billones de grados. En ese momento ya se pudieron producir las primeras reacciones de fusión termonuclear.

Carlos Frenk cree que en ese momento algunas de esas partículas adquirieron características que la convirtieron en Materia Oscura. Ejerciendo una intensa fuerza gravitatoria, atrajeron a la Materia Normal que se condensó para formar estrellas.

Mil millones de años dBB comenzaron a formarse las galaxias.

Típico error de traducción Inglés-Español. El documental, en español, dice "Un Billón de años después del Big Bang". Debería decir "Mil Millones". Como poco antes habían dicho que la temperatura bajó hasta Diez Billones de grados, es probable que se haya cometido el mismo error.

La Masa de los Neutrinos

Los neutrinos viajan casi a la velocidad de la luz. Cada segundo 100 Billones de neutrinos atraviesan nuestro cuerpo.

Son tan elusivos que son capaces de atravesar todo el planeta sin chocar con ningún átomo, por lo que interceptar uno de ellos es MUY difícil.

Pero si queremos saber si tienen masa, debemos hacerlo.

Carlos Frenk ha programado las leyes conocidas de la Física en un Universo virtual, dentro de un ordenador, y lo ha hecho evolucionar desde el Big Bang. El Universo virtual evoluciona pero no llega a formar galaxias ni estrellas. Al asignar a los neutrinos una masa muy pequeña SÍ se han formado estrellas y galaxias, llegando a una situación muy similar al Universo Real. Similar, pero con diferencias irreconciliables.

Intentó programar la existencia de partículas de Materia Oscura Fría, dotándolas de las propiedades que los físicos creen que deberían tener. Con ellas, el Universo Virtual evoluciona desde el Big Bang hasta ser casi indistinguible del Universo Real.

¿Es esto una prueba de que existen esas partículas de Materia Oscura Fría? No. Aún deben ser localizadas, pero eso ya es trabajo de los físicos de partículas.

En lo más profundo de una mina de Sal, la más profunda de Europa, a 1.600 m bajo la superficie, se ha construido un detector de partículas de Materia Oscura. De momento sin resultados, pero se ha mejorado mucho su sensibilidad. Aún hay que hacerla unas 100 veces más sensible y, si existe la Materia Oscura, podrá ser detectada.

Burbujas Galácticas

Desde hace miles de años la Humanidad ha aprendido a hacer mapas de la Tierra. Son planos hechos en superficies de papel u otros materiales, pero siempre planos.

El Universo es tridimensional. Para representarlo haría falta hacer un mapa 3D.

Los astrónomos siempre han representado las galaxias en planos, pero al hacerlo en 3D han descubierto algo que en el plano no resulta fácilmente apreciable.

Filamentos Galácticos en el UniversoLas galaxias no están distribuidas homogéneamente en el Universo, sino que parecen estar alineadas en líneas y murallas, dejando grandes huecos vacíos en su interior.

Algunos astrónomos han comparado esta estructura con una bañera llena de burbujas de jabón, con muchas pompas vacías sin prácticamente galaxias en su interior. Las galaxias se concentran en las membranas que hay entre las burbujas, y son más densas en las aristas y en los vértices.

La cosmóloga Sandra Faber cree que en esas membranas y aristas es donde se concentra la mayor parte de la Materia Oscura del Universo y que las galaxias de Materia Normal están sujetas gravitatoriamente a esa estructura.

Al querer confirmar sus teorías con observaciones astronómicas descubrió un hecho inesperado y sorprendente. Todas las galaxias de nuestro entorno se están desplazando en la misma dirección a una velocidad de unos 600 Km/s. Su destino es un supercúmulo de galaxias situado a unos 50 o 100 Billones de años·luz (Según Wikipedia, 200 Mal).

A ese Supercúmulo de galaxias al que se dirigen la Vía Láctea y todas las galaxias que nos rodean lo conocemos como El Gran Imán (El Gran Atractor).

Perdonad los tachados. No sé si por mala traducción o por error de los colaboradores, a veces se cuelan errores de bulto o se traducen nombres de forma incorrecta.

El Destino del Universo

El destino del Universo depende de la cantidad de Materia que exista. El Universo se está expandiendo, y la Materia normal no es suficiente para frenarlo. Quizás la Materia Oscura tampoco.

Si es así, el Universo se seguirá expandiendo para siempre, siendo cada vez menos denso. Las estrellas, tarde o temprano, agotarán su combustible y se apagarán. Las galaxias caerán hacia gigantescos Agujeros Negros.

Dentro de Millones de Millones de años en el Universo sólo quedarán gigantescos Agujeros Negros en un Universo cada vez más vacío. Y con el tiempo incluso esos Agujeros Negros se disolverán en la nada debido a la radiación de Hawking.

En unos cuantos Trillones de años el Universo será mucho más grande, pero sólo contendrá partículas elementales vagando en un vacío casi absoluto que se extenderá hasta el infinito.

La alternativa, si la Materia del Universo es suficiente para frenar su expansión, todas las galaxias del Universo se detendrán y serán atraídas entre sí. El Universo se hará cada vez más pequeño hasta que eventualmente todo lo que conocemos acabe cayendo en un Big Crunch, muy similar, pero a la inversa, del Big Bang.

Lo que ocurrirá después no lo sabemos.

En mi opinión

Desde hace mucho tiempo siempre he pensado que la Expansión del Universo es constante. Cuando todos los cosmólogos afirmaban que el Universo se debía estar frenando por su propia atracción gravitatoria, yo no estaba de acuerdo.

En mi opinión el Universo se estaba expandiendo, pero no como el resultado de un Big Bang, una Gran Explosión, sino más bien como un Big Plash, como una onda. Y la velocidad de una onda en un medio homogéneo es constante, no se frena ni se acelera.

Si queréis conocer mejor mi razonamiento podéis leer El Big Bang y la Gran Onda y otros artículos de esa misma sección.

En los mismos años en que se rodó este documental, las observaciones astronómicas parecieron demostrar que, al contrario de lo que se pensaba hasta entonces, el Universo se estaba expandiendo cada vez más rápido: Se estaba acelerando.

Todos los científicos cambiaron de opinión. Dejaron de creer en la expansión decelerada y pasaron a creer en la expansión acelerada.

Y, de nuevo, yo no estaba de acuerdo.

Para explicar en qué y por qué creo que se equivocaron los astrónomos, ver El Brillo de las Supernovas 1a.

Así que no os extrañe si os digo que me ha costado morderme la lengua (o atarme los dedos) cada vez que en el documental se hablaba del "frenado" de la Expansión del Universo.

Además de eso, hay numerosos errores de traducción por el sistema inglés de contar los Billones y Trillones, por lo que si veis el documental aseguraos de que los datos indicados sean correctos.

Aún así, sigue siendo un documental muy interesante sobre un tema apasionante. Y, siendo presentado por Stephen Hawking, por supuesto que os recomiendo verlo.

Otros Documentales de Stephen Hawking

Ver Ficha de En el Lado Oscuro de la serie El Universo de Stephen Hawking

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