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