Entrevista a Alan Kogut

Conocemos la edad del Universo tan bien como la nuestra

Annia Domènech / 11-01-2005

Alan Kogut trabaja en el NASA Goddard Space Flight Center y forma parte del equipo científico de la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), una sonda americana que estudia desde 2001 las fluctuaciones del Fondo Cósmico de Microondas.

El Universo es ese todo donde el ser humano es una anécdota ambiciosa que, pese a su pequeñez, intenta despejar grandes incógnitas. Algo ha aprendido.


¿Qué constituye el Universo?
Un 73% de energía oscura, un 23% de materia fría oscura y un 4 ó 5% de materia atómica.
Los dos constituyentes dominantes, la energía oscura y la materia oscura, nos son desconocidos. Por lo que sabemos, no se parecen en nada. Sin embargo, hay más o menos la misma cantidad de ambos dentro del mismo orden de magnitud, es decir, que uno no es mil veces más abundante que el otro, y la pregunta es por qué y si estos números similares dicen algo fundamental del Universo. La materia que constituye la gente, las estrellas, las sillas… es una pequeña proporción, la que sobra.

¿Qué es la energía oscura y cómo se descubrió?
Al observar las supernovas, que son estrellas que están explotando, se vio que, sistemáticamente, las más lejanas tienen un brillo más débil del que deberían tener por la distancia a la que están. Esto implica que están acelerándose mientras se alejan de nosotros.
Se sabe que el Universo se está expandiendo cada vez a más velocidad en estos momentos. Uno podría pensar que la atracción gravitatoria de toda la materia de las galaxias aguantándose entre ellas conseguiría disminuir su aceleración, aunque quizás no fuera suficiente para detenerla. En vez de esto, los objetos más distantes se alejan cada vez más rápido.
Esto es básicamente lo opuesto a lo que la gravedad haría. Se trata de la energía oscura, que en lugar de atraer es repulsiva. Actúa a grandes escalas como una antigravedad

¿Con qué rapidez se está expandiendo el Universo?
71 km/s/MParsec. Un MParsec equivale a 3,26 millones de años luz (la distancia a la cual viajaría la luz en 3,26 millones de años).
Significa que si se pone un objeto a 3,26 millones de años luz delante de nosotros, se alejará a 71 km/s. Si se sitúa el doble de lejos, entonces lo hará a 142 km/s, y si es a tres veces más, a 213 km/s.
Por supuesto, el Universo es mucho mayor que 3,26 millones de años luz. Andrómeda, nuestra galaxia vecina, está a 2 millones de años luz. Hay otras mucho más lejanas “alejándose” y, además, no están reduciendo su velocidad, sino aumentándola. El objeto que está a 3,26 millones de años luz y que se aleja a 71 km/s, en un futuro lo hará a 75 km/s, 80 km/s, 90 km/s…
Eventualmente todos nuestros vecinos galácticos se alejarán de nosotros y nuestra galaxia se va a quedar sola, con nada que observar en el cielo. Esto ocurrirá en un futuro muy lejano, dentro de 100.000 o 200.000 millones de años. De hecho, cuando el Sol muera (le quedan unos 4.500 millones de años de vida) y la Tierra desaparezca, todavía faltará mucho para que nuestra galaxia se quede aislada.

¿Cómo se conocen estos datos?
Básicamente, midiendo detenidamente dónde están los objetos en el Universo y cómo los vemos desde la Tierra.
Por ejemplo, el brillo de las supernovas es conocido y, además, son lo suficientemente luminosas para poder ser vistas a través del Universo. Comparando su brillo aparente con el real se calcula la distancia a la que están. Al analizar su espectro, se obtiene la velocidad a la que se alejan. De este modo, se diseña un mapa del Universo que muestra dónde están las cosas y a qué velocidad se están moviendo.
También se puede analizar la Radiación de Fondo Cósmico de Microondas (Cosmic Microwave Background – CMB). Se trata de una radiación profunda, que existe desde el comienzo del Universo, por tanto muestra dónde estaban la energía y la materia poco después del Big Bang. Si se compara dónde estaban los objetos entonces con dónde están ahora, se puede tener una idea sobre de qué está hecho el Universo y cómo se ha transformado en los últimos 13.000 millones de años.

¿Cuán viejo es el Universo y con qué precisión lo sabemos?
El Universo tiene 13.700 millones de años, más/menos un 1%. Esto significa que conocemos su edad casi tan bien como la nuestra. Para decir la edad de una persona con un porcentaje de error inferior al 1% hay que contar los meses. Si se redondea a años, que es lo que se suele hacer, hasta que lleguemos a centenarios el error será superior.
El Fondo Cósmico de Microondas nos permite conocer la edad del Universo con precisión. Las manchas que se observan en esta radiación muestran dónde solía estar la materia.
Sabemos cuánto tiempo lleva viajando la luz por el color que tiene cuando la recibimos. Al conocer su velocidad, indirectamente se obtiene la distancia recorrida. Si ha estado viajando durante los últimos 13.700 millones de años, empezó poco después de que el Universo comenzara. Llega al instrumento de un científico y cuenta cómo es el Universo.

¿Qué forma tiene?
La forma del Universo es lo que un científico llamaría plana, lo que significa que podemos aplicar la geometría estándar (dos líneas paralelas no se tocarán nunca, aunque se extiendan hasta el infinito).
Pero existen otras posibilidades. Imaginemos que el Universo fuera un globo, como la superficie de la Tierra. Dos líneas de longitud parecen paralelas en el ecuador, pero eventualmente se cruzan en los polos, lo que muestra que la superficie terrestre no es plana, sino esférica.
El Universo podría ser así y, si tuviera otra dimensión, sería una esfera de cuatro dimensiones, lo que es un poco difícil de imaginar, aunque matemáticamente se demuestre que las líneas paralelas también acabarían por cruzarse.

¿No podría ser que se haya optado por lo conocido?
Hay razones para pensar que el Universo tiene una geometría plana y que, en este sentido, “escogió” la opción más sencilla posible.
La teoría de la expansión defiende que se ha expandido tanto que es tan plano como puede ser. Si retrocedemos hasta sus inicios era muy pequeño, quizás menor que un átomo.
El Universo puede tener pequeñas variaciones de energía entre distintos lugares. Al expandirse, también lo hace la variación energética. No se vuelve más profunda, pero sí más ancha, formando las manchas calientes y frías que vemos.
Para que una teoría sea válida debe explicar satisfactoriamente más de un factor: en este caso explica por qué la geometría del Universo es plana y, también, la apariencia de las manchas calientes y frías.
Además, la Radiación de Fondo demuestra que la geometría del Universo está cerca de ser plana. Cuando medimos el Universo (tan bien como podemos) es completamente plano, lo que da una cierta confianza en la veracidad de la teoría de la expansión.

¿Por qué hay zonas más frías y otras más calientes en un mapa del cielo?
Las regiones que de media son más frías es donde hay más materia. En los comienzos del Universo había zonas que, aleatoriamente, contenían más materia que otras. Debido a la gravedad, las que poseen un poco más de materia tienden a crecer a expensas de las que tienen menos, por lo que cada vez son más densas y parecen más frías. El rico es cada vez más rico y el pobre cada vez más pobre. Eventualmente las partes más ricas del Universo llegaron a formar las galaxias que vemos hoy en día.

¿Cómo va a evolucionar el Universo?
Debido a la energía oscura uno pensaría que se va a expandir cada vez más rápido.
En algún momento, la fuerza repulsiva que supone la energía oscura podría superar a la gravedad, que mantiene el espacio unido, por lo que el Universo se desgarraría en un Big Rip. Sería dentro de 300.000 millones de años, si continuamos los cálculos a partir de lo que se conoce actualmente. No se sabe si va a ocurrir, ya que es algo muy distante en el futuro.
O quizás la energía oscura va a continuar acelerándose y va a llegar un momento en el que se haya acelerado tanto que simplemente se detenga.

¿Entonces no se sabe el fin de la historia?
De no existir la materia oscura, como la gravedad une los objetos podría ser que tuviera lugar un Big Crunch, llamado así porque es lo opuesto al Big Bang. Si el Universo contuviera suficiente materia ésta detendría la expansión y empezaría a contraerse. Hubiera sido una buena hipótesis para los conocimientos que se poseían hace quince años.
Es decir, si un coche se dirige durante treinta segundos hacia una pared sin disminuir la velocidad uno piensa que va a chocar. Una hipótesis razonable, si se desconoce que hay un conductor que pisará el freno unos segundos antes de llegar a la pared.
No se sabe qué es la energía oscura, si hay un conductor en ese coche. No se sabe qué hará en un futuro muy lejano Si continúa igual que ahora, previsiblemente el Universo finalizará en un Big Rip.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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