3.-Evolución del universo

3.-Evolución del universo
COMETAS
EN
FORMACION
El estado actual de conocimientos en torno a la génesis y evolución del
Universo en el que vivimos, está basado en una interpretación teórica de
consenso (mayormente de la ciencia física), de algunos fenómenos
concretos que involucran la materia y la energía.
Estos fenómenos han gestado teorías generales, las mismas que se han ido
perfeccionando a velocidad creciente, a partir del siglo XVII. El proceso de
depuración de las mismas ha devenido en la preeminencia de dos de ellas,
siendo la tendencia de éstas a fusionarse (Hawking, 1992: 201-230).
La primera de ellas se nutre de las leyes de la física clásica a gran escala, es
decir de la que lidia con leyes que regulan el movimiento de los planetas, los
campos gravitatorios, las velocidades a gran escala, etc. Este tipo de física,
con Newton como mentor principal, es muy exquisito en sus exigencias, de
hechos rigurosamente exactos en su comprobación. Albert Einstein, creador
de la teoría de la Relatividad General y Especial, se adhería a esta
rigurosidad, al hacer notar siempre que "Dios no juega a los dados"
(Einstein, 1980:47-74).
La segunda teoría por el contrario está más involucrada con la física de
escala microscópica, la que gobierna las leyes del movimiento, la energía y
la materia de las partículas elementales (de las que se cree que ya no pueden
ser divididas), que constituyen los núcleos atómicos: la física cuántica. Este
tipo de física estudia 4 fuerzas:
1. La fuerza gravitatoria: fuerza de atracción ejercida por las masas y la
energía
2. La fuerza electromagnética, que interactúa con partículas cargadas
eléctricamente como quarks y electrones
3. La fuerza débil: responsable de la radioactividad emitida por los
procesos de fisión nuclear, y que actúa sobre partículas elementales
de espin ½ ,como fotones y gravitones y
4. La interacción de la fuerza fuerte: que mantiene férreamente unidos
dentro del núcleo, a fotones y neutrones (Hawking, 1992:101-112).
La física cuántica a diferencia de la clásica, no sólo trata de sucesos
rigurosamente exactos y determínisticos, sino tambien de hechos
probabilísticos que acaecen en complejos del tipo . electrón-antielectrón,
quarks- antiquarks (Harari, 1983:48-60). Las antipartículas, habitúes de la
antimateria, se tornan verificables durante los procesos de colisión con las
partículas elementales de la materia, en eventos que emiten energía. El
proceso inverso también sucede. Por ser difícil la ubicación de las partículas
elementales en el tiempo y en el espacio a escala ultramicroscópico, la
determinación exacta de la velocidad y la posición de las mismas, es sólo
probabilística y es gobernada por el principio de la incertidumbre creada por
Heisenberg en 1926 (Heisenberg, 1980: 11-78, Cassidy, 1992: 66-73). Física y
filosóficamente, la mecánica cuántica, es en ciertas circunstancias: el estado
de estar y no estar, ser y no ser al mismo tiempo. Lo que ha quedado
perennizado en el clásico ejemplo del gato vivo - muerto, formulado por
Schrödinger (Yam, 1997: 104-109).
FOTOGRAFIA
DE UN
COMETA
La teoría evolutiva del Universo expansivo está basada en dos hechos reales
y un supuesto altamente probable, a saber:
1. La comprobación persistente del corrimiento hacia el extremo rojo del
espectro luminoso, de la luz emitida por la mayoría de las galaxias
observadas. Las diferentes frecuencias de luz, son las que el ojo
humano ve, como diferentes colores, correspondiendo las frecuencias
más altas a los objetos más cercanos, que son identificados por el
color azul en un extremo del espectro. Las frecuencias más bajas de
los objetos más lejanos, corresponden al extremo rojo del espectro. El
astrónomo Hubble en 1930, encontró que la mayoría de las galaxias
que él estaba estudiando, tenían un corrimiento hacia el rojo, es decir
se estaban alejando de nosotros, y este desplazamiento ni siquiera era
aleatorio, era proporcional a la distancia que nos separa de ellas, es
decir que cuando más lejos está una galaxia de nosotros, se aleja a
mayor velocidad (Osterbrock et al.,1993:70-75). En otras palabras, el
Universo continúa expandiéndose.
2. Los primeros conglomerados estelares, formados a poco de haberse
producido la gran explosión inicial, conllevaron a rápidos procesos de
fusión nuclear para la formación de elementos. Lo reverso: la fisión
nuclear producida poco después, en el interior de las estrellas emitió
calor y radiaciones luminosas. La captación de éstas, en forma de luz
(radiación de fondo), nos llega en forma de microondas, las que son
captadas todo el año, en cualquier instante, ya sea de día o de noche.
En 1965, dos físicos norteamericanos captaron esta radiación, cuando
estaban experimentando con un detector de microondas
extremadamente sensible. Y como la intensidad de las mismas no
variaba, en cualquier dirección en que apuntara el detector, o cuales
quiera que fuese la inclinación del eje terrestre, hizo suponer a
Penzias y Wilson que provenía más allá del sistema solar, e incluso
más allá de nuestra galaxia. Concluyeron que esta radiación era
emitida por las estrellas más antiguas de las que se tenía
conocimiento, había viajado a través de todo el universo observable, y
nos continúa alcanzando hoy en día. Las características de esta
radiación de ser siempre la misma en todas las direcciones en que se
expanda (Hawking, 1992:67-75).
3. El conocimiento de que ciertas estrellas que han agotado su
combustible de hidrógeno colapsan su espacio, su volumen y su
energía de modo al parecer infinito, estableciendo en su periferia un
horizonte de sucesos, de los que incluso la misma luz no podría
escapar, siempre y cuando hayan superado el límite de masa
"normal", creado por Chandraseckar; ha originado el concepto de
"agujeros negros" (Davies, 1986:39-42). La suma de las fuerzas
gravitatorias de los agujeros negros, las estrellas, los planetas y otros,
ejercería un efecto contrario a la natural expansión del Universo.
4. El análisis de las radiaciones de objetos luminosos muy distantes y
cuasiestelares (quasars), ha permitido calcular que el Universo se
originó probablemente hace 15,000 Ma, a partir de un suceso
caracterizado por elevadísimas temperaturas, en los que existían
estados extremadamente densos de energía y extremos de acción de
las fuerzas gravitatorias y de la curvatura que éstos originan. Poco se
sabe de los momentos previos a la gran expansión (big bang) porque
la física y las matemáticas actuales no pueden mensurarla por el
momento. Se dice que esto es así, porque las cantidades serían
infinitas ( Hawking, 1992:76). Al respecto, varios científicos de nota,
han expresado su acuerdo en el sentido de aceptar la existencia de
una singularidad (región del espacio- tiempo, con curvaturas infinitas),
previa a la gran explosión. En el otro extremo, Miró- Quesada afirma
que el modelo standard de la gran explosión, al reducir el origen del
universo a un punto pequeñísimo, con curvaturas extremas del
espacio-tiempo, presenta la gran dificultad de manejar cantidades
infinitas, que no tienen ningún sentido físico, y que por lo tanto deben
ser descartadas (Miró - Quesada, 1991:441-45). Linde asimismo, opina
que en tal singularidad sólo cabrían 10 partículas elementales, en
comparación con las 1088 partículas elementales calculadas para el
universo actual (Linde, 1995:17-20).
Producido el big bang y cuando la densidad del Universo en expansión cayó
por debajo de la densidad de Planck: 1094 gr / cm3, y la edad del Universo era
de 10-12 s, recién fue posible validar algunas leyes de la física actual
(Linde,1995 :16-23). Pocos segundos después, cuando la temperatura
descendió a 1015 grados centígrados, la materia y la energía adquirieron sus
propiedades actuales, siendo ya posible entonces, realizar cálculos
matemáticos con mayor precisión. Las partículas elementales navegaban en
este momento en un mar de energía. Al expandirse el Universo unas mil
veces más (10-5 s de edad ), toda la materia llenaba ya una región del tamaño
del sistema solar. Tres minutos después, y de resultas de la colisión entre
quarks y antiquarks, y de electrones y antielectrones, se logró finalmente
obtener un discreto exceso de materia sobre antimateria (calculado en 10 10)
(Weinberg, 1994: 6-7). En esos momentos 3 quarks, se unieron para formar
protones y / o neutrones. Finalmente, cuando el cosmos creció mil veces
más (102 s de edad ), protones y neutrones se combinaron entre sí, formando
núcleos atómicos elementales (Peebles et al., 1994: 13-15, Weinberg, 1994: 610). El predominio de los protones, determinó de los exceso de hidrógeno
presente en el universo actual. Los modernos telescopios conectados a
espectroscopios, siempre han detectado en los quasars, presencia de
hidrógeno (H) y helio (He), con predominio del primero (Hogan, 1997: 10-16).
La explosión, al generar altísimas temperaturas, promovió, que la masa de
energía adquiriera un color blanco incandescente, generando un inmenso
resplandor, que aún no desaparece (radiación de fondo, adicional). Dicus
afirma que la evolución ulterior del Universo fue determinada en los pocos
momentos iniciales a las acaecencia del big bang. Así pues, la expansión
continua del Universo constituye el paso inicial primordial de la evolución de
la materia inorgánica (Dicus et a, 1983: 74-78).
Como ya se indicó esta evolución expansiva, tendría en la atracción
gravitatoria de los planetas, agujeros negros, y otros conglomerados de
materia aun desconocidos, su contraparte respectiva, las que de conjunto y
en un momento determinado, podrían frenar o detener la expansión. Algunos
creen que las galaxias sólo se están expandiendo para evitar colapsarse,
posibilidad conocida como la gran implosión (big crunch) (Hawking, 1992:
26-27). Dicus y otros autores, que de producirse la gran implosión, ésta
promovería ulteriormente expansiones cíclicas, cada vez más amplias.
La vida tal como la conocemos en el planeta Tierra sólo sería posible,
durante las etapas expansivas del ciclo (Dicus et al., 1983: 84). A este
respecto Linde opina que el modelo standard del Universo, con
singularidades de por medio, no puede explicar las curvaturas infinitas, y en
tal razón exige modelos más coherentes. El mismo sugiere la existencia de
universos inflacionarios autorregenerantes infinitos, es decir de masas
compactas de energía y materia llevadas a ese estado por implosiones
previas, las mismas que transitando violentamente por túneles del espacio
tiempo ("agujeros de gusano"), emergerían de novo en forma infinitos y
autorrenovados big bangs. El universo actual sería sólo una de estas
probabilísticas emergencias. Claro que este modelo necesita eso sí, de la
existencia de muchos Universos (Linde, 1995:17-23).
La evolución del Universo estaría pues, en última instancia, determinado por
el balance de las fuerzas expansivas y de las que frenan. El término medio
habría ayudado a construir el universo actual. Una mayor compresión del
sentido de esta evolución podría ser lograda, si se conociesen detalles
previos al big bang (Haliwell, 1991:78-65).
La organización de los átomos de hidrógeno y helio, permitió ulteriormente
la conformación de otros elementos por mecanismos de fusión nuclear. Así
quedó constituida la Vía Láctea, la que se cree se originó por el colapso de
nubes de gases, condicionadas por explosiones estelares previas, seguidas
de la captura de fragmentos galácticos (Van den Bergh and Hessen, 1993:5260).
FOTOGRAFIA
DE LA
TIERRA
Bajo este mismo modelo se formó la Tierra, a partir de polvo cósmico
interestelar, el mismo que al inicio se agrupó formando partículas, las que
devinieron en masas cada vez más grandes (crecimiento por acreción), hasta
adquirir el tamaño de planetas pequeños (planetesimales). El impacto
frecuente de meteoritos, en esta masa inicial, logró la conformación de un
núcleo central. Nuevas y adicionales acreciones, formaron en los siguientes
100Ma, el tamaño y forma final de la Tierra. Rocas halladas en los
continentes (las únicas áreas de la corteza terrestre no sometidas al reciclaje
rocoso), y datadas con Xe129, U238- Pb206, y U235-Pb207, han permitido fijar la
edad de la Tierra en 4500 Ma (Allégre y Schneider, 1994 : 36-45).
Se desconoce la composición de la atmósfera en los primeros 200 Ma del
universo en formación. Pero dataciones con Xe129 de gases atrapados en
minerales dragados del suelo de los fondos marinos han permitido
establecer con bastante certeza que la atmósfera primitiva consistía
fundamentalmente de anhídrido carbónico (CO2), siendo el nitrógeno, el
segundo componente más importante. (Mattioli and Wood, 1986:626-628).
Existían también cantidades mínimas de metano (CH4), amoníaco (NH3),
sulfuro de hidrógeno (H2S), ácido clorhídrico (HCl) y una cuasi ausencia total
de oxígeno (O), tal como lo predijeran Oparin y Haldane a fines de 1920
(Oparín, 1979:15-26).
En términos comparativos, las atmósferas de planetas gigantes como
Saturno y Neptuno, también son reductoras. El espectrofotómetro de onda
corta ha puesto de manifiesto que la atmósfera de estos planetas está
constituida fundamentalmente por hidrógeno, helio, y metano (Feuchtgruber
et al., 1997. 159-164).