Resumen
A principios del Siglo XX de la Era Común existían dos ideas en competencia para explicar la evolución y origen de todo el Universo. La primera es la más razonable desde el punto de vista histórico, la idea es la del "Universo Estático". La segunda idea fué propuesta entre otros, por el sacerdote jesuita George Lemaître: "Universo Dinámico". Lemaître la llamó Teoría del Átomo Primitivo. Desde 1998 se tienen evidencias cada vez más fuertes de que no sólo el Universo empezó con una gran explosión: Big Bang, sino que además ahora se expande aceleradamente.
1. Introducción
Los últimos diez años han sido importantes en el avance de la Astronomía. En 1998 dos grupos de astrónomos descubrieron que las supernovas, unas estrellas muy brillantes, supernovas Ia: están más lejos de lo que deberían estar.
Sin una teoría, ese resultado observacional tal vez no nos enseña nada. No sabemos porqué debe estar o más cerca o más lejos. Estos son conceptos relativos, la posición sólo tiene sentido si sabemos con respecto a qué localizamos al objeto.
La idea que permite entender el signifi cado del resultado, es la idea de velocidad. La velocidad, o rapidez de cambio, nos informa de la posición de un cuerpo con respecto a nosotros. Cero velocidad es para el caso en que la distancia entre el objeto y nosotros no cambia. El tiempo siempre cambia. Empezamos a ver ahora y terminamos de ver en una hora, y vemos que la galaxia, donde está la supernova que explotó, está a la misma distancia.
Lo que se creía hasta antes de la observación de los Grupos High z Supernova Search (High z) Team, y Supernova Cosmology Project (SCP) ; es que según el jesuita Lemaître el universo se expande. Detectaron supernovas que estaban más lejos de donde deberían estar si el Universo se expandiera a velocidad constante.
Creemos entonces que el Universo está acelerado. Edwin Hubble juntó en la primera parte del siglo pasado su ficiente información para pensar que la expansión era a velocidad constante. Entre más lejos estuviera la galaxia observada, más rápido se movería, con una velocidad proporcional a la distancia. Así pues en la segunda mitad del siglo pasado se descubrió que la historia era más complicada.
Se presenta en la Sección 2 la Cosmología Moderna, en la 3 la Conclusión.
2. Cosmología Moderna
La Cosmología es la parte de la Astronomía que estudia el origen, composición y destino fi nal del Universo. Todos los pueblos civilizados saben que el individuo nace de sus padres, que éstos a su vez tienen un origen anterior, y la genealogía es un tema interesante de conversación en las reuniones familiares. En mi caso les puedo contar lo siguiente.
Mi madre nació en la Ciudad de México, pero su madre vivió antes, e inmediatamente después en Huitzuco, Guerrero. Por razones políticas su abuela vivía en la Ciudad de México. La razón fue que sus tios se unieron a Rómulo, Ambrosio, y Francisco Figueroa Mata, a la revolución maderista, que empezó en Huitzuco el 28 de febrero de 1911. Mi abuela pre firió dar a luz a su hija cerca de su madre.
El apellido de mi abuelo era Uriza. Sin embargo según las investigaciones de mi tio Arturo Figueroa Uriza, ese apellido no es el nuestro. No sabemos nuestro apellido real.
De igual manera todas las civilizaciones, como decía, quieren saber sus orígenes.
La Cosmología pues, es la parte de la ciencia con este objeto de estudio. Hay al menos dos posibilidades, el Universo tuvo un origen, o no.
Los Modelos Estático y Dinámico representan tales posibilidades. En el primero el Universo siempre ha sido y siempre será, no tiene ni origen ni fin. En el segundo tenemos que saber cuando empezó, y si acabará o no.
La vida de cada uno de nosotros sabemos que tuvo un origen y probablemente tendrá un fi n. La Cosmología estudia científi camente la pregunta de si el Universo tuvo un origen, y si tendrá un fin. La idea del sacerdote Lemaître es cientí fica. Una idea cientí fica puede ser rechazada por observaciones, en esta caso astronómicas. Hasta la fecha no hay ninguna evidencia ni experimental, ni observacional,en contra de que el Universo empezó en un momento. Aún más importante es la situación de que George Gamow y sus colaboradores respondieron a la pregunta:¿Cuál es la cantidad de Hidrógeno, Helio, y otros elementos, si hubo una gran explosión? La respuesta fue veri cada por los astrónomos. El mismo grupo predijo que debería haber un campo de microondas llegando a la Tierra de todas las direcciones del cielo.
Inicialmente no se tomaron en serio las ideas de Lemaître y las predicciones de Gamow et al.. Al pasar el tiempo dos radiofísicos del Bell Laboratories, descubrieron accidentalemnte la radiación predicha por Gamow. Wilson y Penzias recibieron el Premio Nobel por este descubrimiento. Todas las evidencias hasta ese momento indicaban una velocidad constante de expansión.
Con esa interpretación y observación nuestras ideas sobre la composición del Universo era la que se derivó de casi cien años de observaciones en laboratorios terrestres. El Modelo Estándar de las partículas elementales, considera tres familias de partículas de materia. El electrón, el neutrino del electrón, el quark u, y el quark d, forman la primera familia. El muón, el neutrino del muón, el quark s, y el quark c, la segunda. El tauón, el neutrino del tauón, el quark t, y el quark b, la tercera. Estas partículas de materia interactúan con la energía electromagnética, energía electrodébil, y la energía nuclear. Todas estas partículas de materia además interactúan con la energía gravitacional.
Éso era todo lo que creíamos que existía.
Sucede que esa composición para el Universo no es su ficiente para explicar la aceleración descubierta por High z, y SCP.
La parte más simple de presentar, también es la más importante. Energía Oscura, es el nombre que se está aceptando para designar la nueva fuerza de la naturaleza necesaria para entender la aceleración del Universo. Las que llamé energías en un párrafo anteriro, también se conocen como fuerzas. Hay cuatro fuerzas en el Modelo Estándar: Fuerza Gravitacional, Fuerza Electromagnética, Fuerza Nuclear Fuerte, y Fuerza Nuclear Débil. Necesitamos pues una quinta fuerza, un posible nombre es Fuerza Gravitacional Repulsiva. En este momento no hay consenso sobre este nombre.
Lo importante no es el nombre, pero el efecto de esta fuerza. La velocidad constante del antiguo Modelo Estándar de la Cosmología, cambia a una velocidad variable cuando la materia es empujada hacia afuera.
La materia se mueve cada vez más rápido.
La composición del Universo aceptada actualmente es: menos del 4% la materia y energía conocida antes de 1998. Alrededor de 25% algo que se llama Materia Oscura. Finalmente más del 75% la posible causa de la quinta fuerza, lo que se llama Energía Oscura.
Por lo tanto desde hace diez años cambió radicalmente la lista de componentes del nuestro Universo.
Finalmente el mes pasado un grupo de astrónomos del Grupo Chandra anunciaron la confi rmación de la observación de hace diez años. De forma independiente mideron el efecto de la Energía Oscura .
3. Conclusión
La Conclusión es que el Universo se está acelerando, no sólo expandiendo a velocidad constante como se pensó durante la segunda mitad del Siglo XX de la Era Común, sino literalmente se está partiendo en una gran cantidad de pedazos.
Una pregunta que la Cosmología Moderna debe contestar es ¿Habrá un final feliz para el Universo?
Primero tenemos que ponernos de acuerdo en que queremos decir por fi nal feliz. Yo diría que un final feliz es uno como lo conceptualizó otro sacerdote jesuita, Pierre Teilhard de Chardin. Este gran hombre y científi co dijo ya hace muchos años que el Universo surge de una gran explosión, y se acerca a un estado de perfección. Igualmente el hombre surge de los animales y se acerca a Dios.
¿Hay razones científi cas para probar esta hipótesis?
Yo no conozco ninguna, más allá del hecho enunciado por Carlos Darwin hace exactamente 150 años, de la evolución de las especies vivas.
Si la materia orgánica evoluciona, algunos de nosotros pensamos que la materia inorgánica también evoluciona, de tal forma que las determinaciones de las Leyes de la Naturaleza, que observamos actualmente no son la última palabra.
Mientras haya vida hay esperanza.
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