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EL LADO OSCURO DEL UNIVERSO
Introducción
El Universo es tan inmenso como misterioso, así como también son innumerables
los diversos cuestionamientos que surgen para poder determinar la composición y el
origen del mismo, ya que durante muchas décadas científicos, matemáticos, físicos,
astrónomos y cosmólogos se han dado a la tarea de observar, experimentar, analizar y
estudiar toda la información existente para establecer una teoría sólida que satisfaga
todas las exigencias científicas.
Pero no necesariamente hay que ser científico o algo por el estilo para sentirse
atraído por la curiosidad de querer saber sobre lo que representa el cosmos, por lo cual
en la medida de lo posible y de una manera sencilla sin tantos términos científicos,
comentaremos sobre las personas, estudios, descubrimientos y teorías generadas hasta
la fecha con referencia al estudio del enigmático universo.
El Universo
Composición
El universo cuenta con una extensión aproximada de 93,000 millones de años luz de
diámetro (Lineweaver Charles, TamaraM. Davis, 2005), y al escuchar hablar de él
supondríamos que está conformado por un número indeterminado de elementos y
complejos mecanismos que dificultarían su estudio, sin embargo realmente una de las
grandezas del universo radica en su sencillez, ya que tan solo de acuerdo a los datos
acumulados durante nueve años la WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), con
gran precesión han determinado que tan solo está conformado por un grupo pequeño de
elementos indicados en la (tabla No. 1)
Tabla No. 1 Parámetros obtenidos por el proyecto WMAP
Materia Atómica: Es de lo que están hechas las estrellas, los planetas, las plantas,
los animales y los seres humanos.
Materia Oscura: Es la fuente de la fuerza gravitacional centrípeta necesaria para
mantener al cúmulo unido (Torres 1994)
Energía Oscura: Sin tener un sustento empírico se cree que es el agente
responsable de la aceleración en la expansión del espacio.
Uno de los cuestionamientos que surgieron para los científicos era ¿como poder
medir el universo?, por lo cual tomando como patrón de referencia las estrellas Cefeidas
(estrellas con una luminosidad peculiar) descubiertas por John Goodrickc en el año de
1784, el Astrónomo Edwin Hubble cálculo durante el año de 1929, las distancias de más
de 90 nebulosas en espiral conocidas actualmente como galaxias, dándose cuenta de
que todas las galaxias lejanas tenían un corrimiento de color rojo y las cercanas tenían
un corrimiento de color azul.
Posteriormente comparando los datos obtenidos con trabajos realizados por otros
astrónomos con referencia a la velocidad de las galaxias, comprobó que existía una
relación entre distancia y velocidad de las galaxias debido a que entre más lejanas
estaban era más rápida la velocidad con la que se alejaban. Dando así origen a la Ley
Hubble la cual determina principalmente que la relación distancia-velocidad de las
galaxias es proporcionalmente directa lo que estableció las bases para señalar
categóricamente que el cosmos se está expandiendo.
Geometría
En 1916 Albert Einstein publico la teoría general de la relatividad utilizada
principalmente por los cosmólogos y que señala que la densidad del universo determina
la forma del universo de acuerdo a los siguientes escenarios (Tabla No.2):
Tabla No. 2
Escenario
Sí la densidad es mayor que la
densidad crítica
Ω>1
Espacio con curvatura positiva
Forma
Efecto
Big
Crunch
Consecuencia
La
materia
oscura
genera tanta gravedad
para
detener
la
expansión y hacer que
la materia se comprima
hasta llegar a la
implosión.
Escenario
Forma
Efecto
Sí la densidad es menor que la
densidad crítica
Ω<1
Espacio con curvatura negativa
Big Rip
Sí la densidad es igual a la densidad
crítica
Ω=1
Espacio con un triángulo con
ángulos que sumen 180 grados
(geometría plana)
Big
Bang
Consecuencia
El universo se seguirá
expandiendo
y
depende de la cantidad
de
energía
oscura
podría
llegar
el
momento de que cause
un desgarre de la
materia.
El universo se expande
de forma acelerada,
pero puede llegar el
momento
que
se
desacelerara sin dejar
de expandirse.
En el año 2000 mediante el experimento Boomerang practicado por la Universidad
de Roma y el Instituto Tecnológico de California, usando sensores a bordo de un globo
atmosférico se pudo confirmar que el espacio tiene una geometría plana. Lo cual provee
un marco teórico del big bang.
Teorías del origen del Universo
A través de los años han surgido diversas teorías pero la comunidad científica se ha
dado a la tarea de ir las eliminando una por una por no estar basadas en un
conocimiento robusto, estable y confiable con el cual se diera respuestas
suficientemente validas para explicar los nuevos datos que se iban generando día a día.
Entre muchas de las cuales se encuentran las Teorías del Calórico, el Flogisto, el Éter
Luminifero, los Epiciclos Tolemaicos, los “Rayos n” y otros tantos más espejismos
científicos.
Hasta que llego el jesuita George Lemaitre para exponer su teoría de que en un
comienzo en un tiempo igual a 0 (t=0), cuando el espacio era curvo, la materia y la
energía se concentraban en un mismo lugar surgió una explosión y se creó el universo,
George bautizo a este lugar como el “átomo primordial” y la erupción como “el gran
ruido”. Pero el astrofísico Fred Hoyle se jacto de decir que esa teoría no versaba sobre
la experiencia ni es falsable por ella puede perfectamente tener sentido pero no es
científico (Hoyle 1950), y en tono de burla la llamo el “Big Bang”, nombre que se le
quedo para siempre.
Al principio la Teoría del Big Bang no fue bien vista por la comunidad científica
primordialmente por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle quienes defendían su
teoría del modelo estacionario que era mucho más atractiva que la del Big Bang. Aunado
a eso en países como la Unión Soviética y China fue vetada por considerar que se
contraponía a los principios del materialismo dialéctico.
Pero en el año de 1965 los fiscos Arno Penzias y Robert Wilson, mientras probaban
una antena de comunicación satelital, detectaron un ruido persistente que no podían
explicar, éste resulto ser el rastro del violento origen del Universo. Conocido hoy en día
como radiación de fondo la cual sirvió para reafirmar los conceptos de la teoría del Big
Bang, generando inmediatamente un gran impulso al Big Bang y terminando por
completo con la teoría del modelo estacionario defendido por Hoyle.
Posteriormente ésta teoría se ha ido ajustando a las exigencias científicas y durante
el principio de los años 80 el físico Alan Guuth añadió el modelo inflacionario que según
señala la hipótesis que en la primera fracción de segundo una fuerza de repulsión muy
intensa hizo que el embrión del universo pasara de un tamaño menor que el de un
átomo al de una toronja en un tiempo brevísimo. Esta teoría dio más impulso y respaldo
a la teoría original del Big Bang convirtiéndola en la favorita de de los cosmólogos.
El lado oscuro
La materia oscura
No emite ni absorbe la luz, son partículas que no son visibles y que se acumulan
bajo la fuerza de la gravedad en donde pueden ser detectables, la energía se diluye al
expandirse el universo. La composición de la materia oscura se desconoce, pero puede
incluir neutrinos ordinarios y pesados, partículas elementales recientemente postuladas
como los WIMPs y los axiones, cuerpos astronómicos como las estrellas enanas y nubes
de gases no luminosos. Pruebas actuales favorecen los modelos en que el componente
primario de la materia oscura son las nuevas partículas elementales llamadas
colectivamente materia oscura no bariónica.
La energía oscura
Parece ser raramente uniforme, suavemente distribuida a través del espacio y
persistente (que no se diluye) con el tiempo, por lo que comienza a expandirse cada vez
más e incluso, cada vez más rápido, esta constante cosmológica está allí y mucho
menos por qué tendrá el valor justo como para hacer que la aceleración del universo que
se observa, sea esa.
También existen otras tantas explicaciones sobre esta cuestión, una de ellas
proviene de la teoría cuántica de la materia, en la cual se menciona que ese espacio
vacío en realidad está lleno de partículas temporales, que se forman y se desintegran
constantemente, aunque hay que señalar que esta teoría tampoco pudo comprobarse
desde la física ni la matemática.
Desde el punto de vista de la cosmología, la quintaesencia es una forma hipotética
de materia que se postula para explicar las observaciones del universo en expansión
acelerada. La quintaesencia es un tipo de "energía del vacío", con una ecuación de
estado de la forma: que actúa como un campo repulsivo.
Reflexiones
Seleccione este tema debido a que pienso que el universo es como una gran
maquinaria de reloj que contiene una infinidad de piezas y mecanismos debidamente
acoplados para mantener su adecuado funcionamiento, porque pareciera que nada
dentro de él existe por mero azar. Y aunque a la fecha los científicos no han podido
descifrar todos los enigmas que guarda, seguramente con los avances tecnológicos
poco a poco nos darán las respuestas sobre sus secretos, bueno eso y si es que no
acabamos antes con el planeta ya que la humanidad no ha aprendido la lección
primordial que nos muestra el universo; que basado en el orden y en el equilibrio de las
fuerzas ha logrado subsistir por millones de años.
Para poder desarrollar adecuadamente el tema tuve que investigar y leer sobre el
tema, ya que no soy un experto en el tema y sin embargo con un gran apoyo de la
información y los trabajos realizados por los científicos, intente armar un trabajo que
fuera fácil de entender.
Daniel Martínez Estrada
Curso Propedéutico
Unadm
Actividad 3, Eje 4
Referencias:
Torres, S. (1994),“La materia oscura del universo”, en Innovación y ciencia, 3(3):40-46
Hoyle (1950),”The nature of the universo”, New York; Harper p:113