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¡Buenas noches, habitantes de este Universo Paralelo! Hoy tenemos un número dedicado a uno de los fenómenos más extraordinarios del universo: su expansión acelerada.
La aceleración en su expansión fue aún más violenta en el universo primigenio, en una fase que llamamos inflación cósmica. De ella nos cuenta un poco Antonella Cid Muñoz, doctora en Ciencias Físicas y directora del Doctorado en Ciencias Físicas que ofrece la Universidad del Bío-Bío en conjunto con la Universidad Arturo Prat.
En ambos artículos se cita el trabajo precursor del astrónomo chileno, Dr. Mario Hamuy, presidente de la Fundación Chilena de Astronomía. Los trabajos liderados por el profesor Hamuy fueron fundamentales en la posibilidad de medir distancias a galaxias extremadamente lejanas utilizando supernovas. Es por esto que fue galardonado con el Premio Nacional de Ciencias Exactas en 2015.
De modo que no había otra posibilidad, en esta edición, que entrevistar al mismísimo Mario Hamuy, que tuvo la gentileza de contestar nuestro cuestionario.
Espero que disfruten de esta edición de nuestro Universo Paralelo. Que la expansión acelerada del universo los cautive, y que me ayuden a promoverla en los medios. Para esto, por favor, compartan el newsletter. Y si les llegó de alguien, ¡inscríbanse ya!
En 1917 Albert Einstein se enfrentó a un resultado inesperado.
Decidido a obtener un universo estático, introdujo un nuevo término en sus ecuaciones. Uno proporcional a una constante universal denominada constante cosmológica Ʌ. Este ajuste le permitió «frenar» el universo y lograr que sus ecuaciones describieran un cosmos estático.
Pero años después se descubrió que el universo realmente se estaba expandiendo y Einstein llamó a la constante cosmológica el mayor error de su carrera. No obstante, incluso los errores de Einstein encuentran eventualmente su lugar y fue así como Ʌ, 90 años después, ayudó a solucionar otro problema.
El problema surge al intentar conectar esta constante con otra gran teoría de la física del siglo XX, la mecánica cuántica. Ella predice que el vacío cósmico es en realidad un medio muy dinámico, en donde continuamente se crean y aniquilan partículas. Así, se puede hacer una estimación teórica del valor que debería tener Ʌ (denominada también energía del vacío) y resulta un valor de 120 órdenes de magnitud mayor al que los astrónomos miden. Es la mayor discrepancia de la ciencia.
Para imaginarse bien lo de los órdenes de magnitud, pensemos en un jugador de fútbol imaginario, llamado Charles Cazuely. Charles tira un penal en un partido de un Mundial y lo falla al pegar la pelota en el travesaño.
Bueno, los científicos trabajando en este problema de la constante cosmológica no olvidan esta discrepancia, es más, es una motivación para seguir investigando, pues –como decía un profesor mío– “te puedes equivocar en física y en la vida, pero no te puedes equivocar 120 órdenes de magnitud, eso sí que hay que arreglarlo”.
A finales de los años noventa el descubrimiento de la expansión acelerada del universo sacudió el mundo científico. Este inesperado hallazgo, realizado en 1998, fue de tal relevancia que los investigadores involucrados, Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 2011.
Sin embargo, la idea de la expansión acelerada no era completamente nueva. A principios de los años ochenta ya se había establecido que el universo podría haber experimentado una muy breve época de expansión acelerada en sus orígenes, muy cerca del Big Bang. Esa fase de expansión acelerada se conoce como inflación cósmica.
La inflación cósmica es un fenómeno fascinante que ocurrió en un cortísimo período y aumentó muy rápidamente el tamaño de nuestro universo. Esta teoría sugiere que las fluctuaciones cuánticas del universo primitivo fueron amplificadas durante la inflación, produciendo así las estructuras cósmicas que observamos hoy. Sin la inflación cósmica, tendríamos que aceptar que las “semillas” que dan origen a galaxias, cúmulos de galaxias y otras estructuras simplemente aparecieron de la nada en algún instante de la evolución.
Sabemos que el universo se expande, haciendo que todo en él se aleje, como si fueran puntos dibujados en la superficie de un globo que se infla. La inflación cósmica sería como si este globo, de repente, comenzara a inflarse cada vez más rápido. Pero ¿qué origina la inflación?
Realmente aún no estamos completamente seguros de cuál es el campo responsable de este fenómeno y, en este sentido, ¡la apasionante búsqueda continúa!
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. En esta edición, entrevistamos al doctor en Astronomía Mario Hamuy, Premio Nacional de Ciencias Exactas 2015.
-¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?
-Desde muy pequeño sentía mucha curiosidad por el universo y me preguntaba si existían los extraterrestres. Me fascinaba el tema de los ovnis, soñaba con un “encuentro del tercer tipo” y darle la mano a un extraterrestre. Seguía muy de cerca la serie de TV Perdidos en el espacio, la historia de una familia que viajaba por el espacio visitando otros planetas.
Cuando tenía 9 años, me interesé mucho en el programa Apolo de la NASA y tuve el privilegio de ver en directo en TV, junto a mi familia, en julio de 1969, el momento en que un ser humano caminó por primera vez sobre la superficie de la Luna. Más adelante tuve un excelente profesor de ciencias en el colegio y me enamoré de las ecuaciones. A los 16 años ingresé a la Universidad de Chile con el firme propósito de estudiar astronomía. Allí conocí a excelentes profesores, como Igor Saavedra, lo cual reforzó mi vocación por dedicarme a una carrera científica.
-¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?
-Durante mis estudios universitarios, me impactó mucho la relatividad de Einstein, que aprendí del profesor Saavedra. Tuve que desarmar completamente mi cerebro y comenzar a aprender a pensar de nuevo. Me resultó fascinante la noción de que el espacio y el tiempo conformaran una grilla deformable, y las increíbles consecuencias de aquello, como, por ejemplo, que el tic-tac del reloj cambiara según el punto de vista del observador.
-¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?
-La física tiene dos teorías que describen parcialmente la naturaleza. Por un lado, está la física clásica que describe exitosamente la gravedad y el mundo macroscópico, desde el movimiento de los cuerpos celestes hasta la expansión del universo. Por otro lado, está la física cuántica que describe el curioso mundo microscópico de los átomos y las partículas elementales. Creo que el mayor desafío de la física es integrar ambas en una sola: una teoría cuántica gravitatoria que nos permita comprender el origen del universo.
-¿Cuál es la pregunta que te desvela como científico y cómo la enfrentas?
-Creo que la mayor interrogante que tiene la humanidad es saber si estamos solos, o no, en el universo, la misma pregunta que yo me hacía de chico. Por primera vez en la historia de la humanidad, la tecnología nos otorga la oportunidad de abordar esta pregunta por medio del método científico. Cualquiera que sea la respuesta, va a tener un impacto muy profundo en la humanidad.
Crédito: rayos X: NASA/CXC/RIKEN & GSFC/T. Sato et al.; Óptico: DSS
En los artículos anteriores se han mencionado mucho las supernovas. En particular, aquellas conocidas como de tipo Ia. La imagen de esta semana no es otra cosa que una de ellas. En este caso, la conocida como supernova de Tycho.
Las supernovas son el último respiro de ciertos tipos de estrella, que, cuando son muy masivas y han perdido su combustible nuclear, explotan violentamente. El prefijo «super» las distingue de las «novas», otra clase de explosión estelar menos energética. La palabra «nova», a su vez, viene de la observación de Brahe, quien vio una «nueva» estrella aparecer, nova, en latín.
En esta colorida imagen vemos una combinación de fotos tomadas en distintas regiones del espectro. La luz visible que emiten estos remanentes de supernova son insignificantes y, en la foto, corresponde a las estrellas lejanas que se aprecian como telón de fondo.
Los restos de las supernovas, junto con entregarnos información valiosa acerca de la naturaleza del universo, son uno de los espectáculos más atractivos que observan nuestros telescopios.
Crédito: NASA/SAO/CXC/M.Weiss
Enanas blancas y supernovas Ia
– Al final de su vida, en algunos miles de millones de años más, nuestro Sol se convertirá en una enana blanca. Curiosamente, primero se hinchará hasta transformarse en una gigante roja, para finalmente expulsar sus capas externas, dejando una pequeña estrella, más o menos del tamaño de la Tierra, de allí el término «enana». Es tan densa que una cucharadita de té de enana blanca pesa unas 5 toneladas.
En ocasiones, las enanas blancas forman parte de un sistema binario, esto es, de dos estrellas que orbitan entre sí. Debido a su gran densidad, la gravedad en las inmediaciones de la enana blanca es enorme y comienza a atraer material de la otra, como se ve en la figura arriba. Este material es mayoritariamente hidrógeno, el átomo más común del universo.
Así, la enana blanca comienza a ganar masa, hasta que llega un momento en que la presión al interior es tan grande que desencadena la fusión nuclear de sus núcleos y una consiguiente explosión: una supernova.
En nuestra Vía Láctea ocurre una de estas explosiones cada 100 años aproximadamente. Con suerte en tu vida podrás ver una. No es algo que queramos perdernos. Después de todo, es el espectáculo más impresionante de cualquier galaxia.
Sobre medir el universo
– Las supernovas, además de ser espectaculares eventos, resultan tremendamente útiles para los astrónomos.
La más famosa candela estándar la descubrió la astrónoma Henrietta Swan Leavitt a principios del siglo XX. Se trata de las cefeidas, estrellas cuyo brillo pulsa, y en donde la astrónoma encontró una relación entre su brillo y la rapidez de las pulsaciones. Estas estrellas sirvieron para medir la distancia a Andrómeda, nuestra galaxia vecina.
¿Podemos experimentar lo infinito del universo? Al parecer sí. De eso da cuenta No Man’s Sky, juego desarrollado por el estudio independiente Hello Games. Este videojuego pone al jugador en la piel de El Viajero, un misterioso personaje amnésico que debe llegar al centro de la galaxia. Solo con un traje espacial y un arma láser, el jugador debe obtener minerales para reparar su nave espacial y romper la atmósfera por primera vez.
En No Man’s Sky se encuentran planetas hechos completamente de metal, lunas estériles y planetas con extrañas formaciones geológicas, con bellos parajes en donde establecernos, sentar cabeza y construir una pequeña comunidad.
A la inversa, es difícil explicar a quienes sí juegan dónde está la diversión de explorar un universo virtualmente sin fin. No Man’s Sky fue un título divisivo en la comunidad de videojugadores y sigue siendo único en su género.
Se trata de un título silencioso, muchas veces “vacío”, lo que expone al jugador a una historia de proporciones cósmicas que se desenvuelve de manera críptica, mediante la traducción –palabra a palabra– de lenguas alienígenas y una libertad para convertirte en lo que tú quieras: viajero, pirata, héroe o explorador.
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Eso es todo en esta edición de Universo Paralelo. Ya sabes, si tienes comentarios, recomendaciones, fotos, temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. Gracias por ser parte de este Universo Paralelo. ¡Hasta la próxima semana!
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