UN UNIVERSO INDESCIFRABLE
Muy Interesante España|Octubre 2020
UN UNIVERSO INDESCIFRABLE
Lo conocemos cada vez mejor gracias a pruebas sólidas, obtenidas por telescopios y satélites muy avanzados. Pero los científicos saben que la verdad definitiva sobre el cosmos sigue escondida, esperándonos.
JAMES PEEBLES, premio Nobel de Física en 2019 / © NEW SCIENTIST

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene unos 100 000 años luz de ancho y 1000 años luz de espesor. Un pequeño barrio de un cosmos inconcebiblemente grande.

Si medimos su éxito en premios Nobel, el vigente modelo estándar de la cosmología va en la dirección correcta. En las últimas dos décadas, tres de esos galardones han ido a parar a avances en el estudio de la naturaleza a gran escala del universo. La imagen de un cosmos que se encontraba hace 13 800 millones de años en un estado muy denso y caliente y que se ha ido expandiendo y enfriando concuerda con muchas de nuestras observaciones. Pero se puede argumentar que no sabemos tanto. Por ejem plo, nuestra cosmología asume que la mayoría de la materia existe en una forma oscura que todavía no hemos detectado. Esta idea se apoya en la constante cosmológica de Einstein, que hizo esta adición aparentemente arbitraria a sus ecuaciones de la relatividad general para explicar por qué la expansión del universo parece acelerarse. Incluso si pasamos por alto estas dificultades, nos queda por resolver una gran cuestión: ¿qué hacía el cosmos antes de comenzar a expandirse?

SUN ESCÉPTICO VERÍA ESTAS COMPLICACIONES –LA MATERIA Y LA ENERGÍA OSCURAS Y SU RELACIÓN CON LA CONSTANTE COSMOLÓGICA– como el equivalente moderno de los epiciclos ptolemaicos, los enrevesados ajustes hechos por los antiguos griegos a sus observaciones de los planetas para mantener la ficción de que todos giraban alrededor de la Tierra, pese a que sus movimientos no encajaban con ese modelo. Tengo más que decir sobre esto que la mayoría de los físicos: introduje los misteriosos elementos de la materia y la energía oscuras en nuestro modelo estándar de la cosmología. ¿Refleja este la realidad? A continuación argumentaré que sí, pero solo hasta donde lo permite lo que la ciencia sabe hoy.

Las pruebas de que el universo empezó con el big bang son sólidas. El testigo principal en la defensa de esta teoría es la existencia de un mar casi uniforme de radiación de microondas con longitudes de onda que van de milímetros a centímetros y que llena todo el espacio. Hace más de medio siglo, cuando hacía el posdoctorado con la ayuda de mi consejero y mentor Bob Dicke, exploré una idea: el universo primitivo podría haber estado caliente, y habría dejado un rastro de radiación a medida que se expandía y enfriaba. Poco después, en 1964, este fondo cósmico de microondas fue descubierto accidentalmente por Arno Penzias y Robert Wilson cuando probaban equipos de telecomunicaciones.

En 2006, John Mather recibió el Nobel de Física, que compartió con George F. Smoot, por demostrar gracias a las mediciones del satélite Explorador del Fondo Cósmico (COBE), de la NASA, que el espectro de la radiación de microondas del fondo cósmico –su densidad de energía en diferentes longitudes de ondaes el propio de la radiación que ha entrado en equilibrio térmico. Este fenómeno se produce solo si la densidad de la materia circundante es suficiente para atrapar la radiación y llevarla hasta ese equilibrio. No es el caso del actual universo, donde la radiación de microondas viaja con libertad. Por eso, considero este espectro de la radiación de microondas de fondo cósmico –preservado a medida que el cosmos se expandía y en friaba– como la prueba de que nuestro universo evolucionó desde un estado diferente al actual, una evidencia similar a las huellas de los dinosaurios que nos demuestran que en el pasado hubo enormes animales vagando por la Tierra.

James Peebles nació el 25 de abril de 1935 en Winnipeg (Canadá). Doctorado por la Universidad de Princeton en 1962, es profesor de Ciencia (emérito) de la cátedra Albert Einstein de esa institución. En 2019 recibió el premio Nobel de Física (compartido con Michel Mayor y Didier Queloz) “por sus descubrimientos teóricos en cosmología física”. Fue uno de los científicos que predijo la existencia de una radiación de fondo en el universo que probaba que este había comenzado con una especie de gran explosión, el big bang.

Estos mapas de creciente precisión de la radiación de microondas del fondo cósmico se crearon con los datos de tres observatorios espaciales: 1) el satélite Explorador del Fondo Cósmico (COBE), operativo de 1989 a 1993; 2) la sonda WMAP de la NASA, que funcionó de 2001 a 2010; y 3) el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA), que hizo sus observaciones entre 2009 y 2013. Las tres imágenes muestran las variacio nes en la temperatura del débil resplandor de microondas que llena el universo, una luminiscencia procedente del big bang y que prueba la existencia de este.

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Octubre 2020