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Los descubrimientos del Telescopio Hubble sobre el Big Bang, la Expansión del Universo y la Inflación acelerada.

Creada17-10-2016
Modificada18-05-2017
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Diciembre3

Reseña del Documental La Historia de Nuestra Existencia de la serie Hubble: Explorando el Universo

La Historia de Nuestra Existencia

Hace 13.800 Ma no existía nada. Ni Materia, ni Energía, ni siquiera el Espacio y el Tiempo.

En un instante dado se produjo un suceso que, de la Nada, dio origen al Universo.

Durante los primeros instantes, una fracción casi infinitesimal de tiempo, se creó el tiempo, el espacio, la energía y la materia. Se formaron las partículas y unos instantes más tarde los átomos. Todo ello antes de que transcurriera ni un segundo.

400.000 años más tarde el espacio se hizo transparente y la luz comenzó a recorrer el Universo. Aún visible de aquella época es lo que los físicos llaman la Radiación de Fondo de Microondas.

500 Ma después se formaron las primeras estructuras, que tras un largo proceso de evolución darían lugar a las primeras estrellas y galaxias.

Nuevos Ojos para un Viejo Cielo

En 1.509, Nicolás Copérnico, utilizando sencillos instrumentos de observación, constató que la Tierra gira en torno al Sol. Un siglo después se inventó el Telescopio y en 1.611 Galileo lo mejoró e hizo sorprendentes descubrimientos sobre la Luna y los planetas del Sistema Solar.

En 1.883 la ciudad de Viena pagó 80.000 florines por el telescopio más grande del mundo.

Cuarenta años más tarde fue superado por el Telescopio Reflector de 100 Pulgadas (2'54 metros) del Monte Palomar, donde Edwin Hubble comenzó el estudio de las galaxias que en pocos años le llevaría a descubrir la expansión del Universo.

Y es el Telescopio Espacial Hubble el que desde 1.990 ha llevado la observación hasta los confines más lejanos del Universo.

Y en ellos ha descubierto el Campo Profundo Extremo del Hubble, las galaxias más lejanas y antiguas del Universo.

Advertencia para quien vea el documental en español.

En este punto hay un error de traducción garrafal.  El astrónomo Garth Illingworth dice:

Según estos datos, las galaxias comenzaron a formarse muy rápidamente hace unos 500 Millones de años. Durante ese período de tiempo aparecieron muchas nuevas. Fue una época de considerables cambios en el Universo.

Las primeras galaxias comenzaron a formarse mucho antes, pero como hemos dicho, estamos viendo indicios de muchas otras que se formaron hace 500 Millones de años.

Quitad los 'hace 500 millones de años' y cambiadlos por '500 Ma después del Big Bang'.

El Hubble no puede llegar más allá del Campo Profundo Extremo, pero Garth Illingworth espera llegar mucho más cerca del Big Bang cuando en 2.018 se lance al espacio el Telescopio Espacial James Webb, que desde el Punto de Lagrange Externo del sistema Sol-Tierra, a 1'5 Gm de la Tierra en dirección opuesta al Sol, llegará mucho más lejos de lo que el Hubble ha podido llegar.

El Universo en Expansión

En 1.960, casi todos los astrónomos creían que el Universo era estático e inmutable. Incluso Albert Einstein, al deducir de sus fórmulas matemáticas que el Universo debía estar expandiéndose, no aceptó sus propias deducciones y corrigió las fórmulas con un parámetro artificial que anulara esa incómoda conclusión. Ya había algunos astrónomos que pensaban que el Universo se estaba expandiendo, pero sus opiniones eran ridiculizadas, llegando a llamar sus teorías con el despectivo mote de Big Bang.

En aquella época los radioastrónomos Wilson y Penzias estaban analizando las ondas de radio captadas por un radiotelescopio cuando se encontraron una señal procedente de todas las direcciones y cuya causa no podían determinar.

Durante un año intentaron descubrir de donde procedía esa señal, pero no se les ocurrió que lo que tenían en sus manos era la demostración palpable de que efectivamente el Universo había nacido en el horno de un Big Bang.

Cuando por fin lo comprendieron, el mundo de la astronomía experimentó un vuelco total. Todos los astrónomos que creían en un Universo estacionario cambiaron de opinión y el mismo Einstein reconoció que al corregir artificialmente sus fórmulas había cometido el mayor error de su vida.

Por su descubrimiento, Wilson y Penzias recibieron el Premio Nobel en 1.978, por detectar la Radiación de Fondo de Microondas.

El Universo en Inflación

La Radiación de Fondo de Microondas ha sido fotografiada y evaluada en todo el firmamento con sondas espaciales como el COBE y el WMAP, que han revelado que su intensidad es la misma en todas direcciones con ligerísimas variaciones. Lo cual ha planteado un enigma: Si la expansión ha sido tan rápida ¿cómo ha podido homogeneizarse la temperatura en TODO el Universo?

Para explicarlo se ha propuesto que el Universo se homogeneizó antes de la expansión, y que ésta fue más bien una hiperexpansión, una inflación que se produjo a una velocidad superior a la de la Luz y que en menos de una billonésima de segundo convirtió un Universo más pequeño que un electrón en algo tan grande como todo el Universo visible. De esa forma la temperatura de un punto muy pequeño se transfirió de forma uniforme a todas las áreas del Universo.

La Teoría de la Inflación, originalmente propuesta por Alan Guth, ha sido ampliada por otros físicos que han llegado a la conclusión de que nuestro universo podría no ser el único que exista, sino que en un Multiverso mucho más complejo de lo que imaginamos podrían existir otros universos como el nuestro, o muy diferentes.

Nuestro Universo se inició hace 13.800 Ma, no en un Big Bang, sino en una Inflación.

¿Qué causó esa Inflación?

Y ¿ha terminado? ¿O el proceso de Inflación ha terminado sólo en la pequeña parte del Universo en que vivimos pero continúa en otros lugares, creándose nuevos universos?

¿Una Expansión Acelerada?

En 1.994 ya se sabía que el Universo se estaba expandiendo. La pregunta que se planteaba era si continuaría expandiéndose eternamente o en algún momento sería frenado y vuelto a contraer hasta un futuro Gnab Gib (Big Bang al revés).

Para calcular con exactitud la tasa de expansión, y saber si es siempre la misma o disminuye, se observaron explosiones de supernovas de tipo 1a, cuya luminosidad es siempre la misma. A partir de su brillo podía calcularse la distancia. Y a partir del Corrimiento al Rojo podía calcularse su velocidad de alejamiento.

Y cotejando ambos datos se podrá determinar si la Expansión del Universo es constante o se está frenando.

En mi opinión

El documental no informa de cuál es el resultado conseguido, pero supongo que fue entonces cuando se descubrió que la Expansión se está acelerando, para gran sorpresa de toda la comunidad científica.

A partir de ese descubrimiento se ha desarrollado la teoría de la Expansión Acelerada del Universo que, al no encajar con las leyes conocidas de la física ha llevado a la suposición de que existe una fuerza de repulsión que actúa con mayor intensidad a mayor distancia. O una Quinta Fuerza o, quizás, la Gravedad, que a grandes distancias deja de ser atractiva para ser repulsiva. O, quizás, la Energía Oscura. O vete tú a saber qué.

Yo no creo que la Expansión se esté acelerando, ni tampoco frenando, sino que es constante.

Si toda esta teoría parte de la magnitud del brillo de las supernovas 1a a grandes distancias, hay una explicación mucho más sencilla de por qué brillan con más intensidad de lo que les corresponde por la distancia a la que están.

El Espacio no es plano, sino que está curvado, como la superficie de la Tierra que parece plana y sólo se ve curvada si nos alejamos varios Km sobre ella. Aún sin alejarnos de la superficie, podemos comprobar que está curvada viajando en línea recta en cualquier dirección. Si diez personas parten del mismo sitio en diez direcciones distintas, todas se encontrarán a 20.000 Km de distancia, en las antípodas del punto de partida. Y si siguen su camino todos volverán al punto de partida, pero cada uno desde la dirección opuesta en la partió.

El Universo es igual, pero en vez de ser la superficie 2D de una esfera 3D es la hipersuperficie 3D de una hiperesfera 4D. Nosotros, seres 3D, no podemos elevarnos en una cuarta dimensión, pero el otro método sí tiene las mismas consecuencias.

Si lanzamos cien rayos de luz en cien direcciones distintas, incluso arriba y abajo, todos los rayos de luz viajarán en línea recta, se cruzarán en su camino justo en las antípodas del Universo y luego volverán a la Tierra, cada uno desde la dirección opuesta en la que partió.

Nuestro Universo es una Hiperesfera, mejor dicho, la superficie 3D de una Hiperesfera. Eso significa que en grandes distancias se aplican las leyes, no de la geometría del plano, sino de la geometría esférica. El tamaño aparente de las galaxias y la intensidad de las estrellas van disminuyendo conforme están más lejos, pero para calcular cuánto disminuyen hay que tener en cuenta la curvatura del espacio.

Es decir, que si calculamos la distancia a una Supernova por la magnitud de su brillo, que se supone constante, en distancias cortas, de hasta mil millones de años luz, la geometría plana y la esférica dan resultados muy similares, pero conforme nos vamos alejando hasta unos 20 Gal la geometría plana aplicada a un espacio curvado dirá que la supernova está más cerca de lo que está en realidad. Y si luego cotejamos ese dato con la velocidad de alejamiento deducida de su corrimiento al Rojo, llegaremos a la conclusión de que las galaxias antiguamente viajaban más despacio que hoy en día. Así que DEBE haber algo que las está acelerando.

Y de ahí sale el error que ha dado origen a la Teoría de la Expansión Acelerada del Universo.

Todo esto está bastante mejor explicado en la reciente Calculadora de Observaciones Galácticas, en la que además se puede calcular el porcentaje de error que se puede producir si se cree que el Universo es Plano en vez de Curvo. Un poco más antigua e incompleta, pero también interesante, es El Tamaño Aparente de las Galaxias.

En cuanto a la Expansión del Universo, también hay una explicación más sencilla sobre por qué motivo se alejan las galaxias: La Ciencia del Big Bang y la Gran Onda. Pero, eso sí, es una expansión constante, ni se frena ni se acelera.

Ver Ficha de La Historia de Nuestra Existencia de la serie Hubble: Explorando el Universo

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