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Cosmología

La osadía de desafiar a Einstein

Astrónomos brasileños plantean otra forma de explicar la expansión del Universo.

Quienes miran hacia el cielo estrellado raramente imaginan que los trillones de estrellas y galaxias, incluyendo aquéllas que no pueden verse, se estén alejando unas de otras a velocidades cada vez mayores. Tan sólo parecen estar condenadas a permanecer donde se encuentran, debido a la enorme distancia que la separa. No fue fácil probar lo contrario. Recién al inicio del siglo pasado, el astrónomo norteamericano Edwin Hubble comprobó que las otras galaxias se estaban distanciando de la Vía Láctea, donde estamos. Hace seis años otros astrónomos ajustaron esa visión  y constataron que las galaxias se estaban alejando a velocidades crecientes. Era una clara señal de que el Universo se expande más y más rápidamente, como una masa creciendo con exceso de levadura. Se consideraba que esa expansión acelerada podría durar para siempre. Pero un grupo de astrónomos brasileños propone ahora un escenario en el que el destino del Universo puede resultar bien diferente.

Si fueran correctas las previsiones de un grupo de São Paulo, de Río de Janeiro y de Río Grande do Norte, la actual fase de expansión acelerad, iniciada hace 7 billones de años, sólo deberá durar otros 6,5 billones de años. El Cosmos continuará expandiéndose indefinidamente, pero de modo desacelerado, afirma José Ademir Sales de Lima, profesor de la Universidad de São Paulo (USP) y uno de los autores de un modelo matemático presentado el  25 de agosto, de la Physical Review Letters. De ese trabajo, participaron Jailson Alcaniz y Fábio Carvalho, del Observatorio Nacional, y Raimundo Silva Júnior, de la Universidad del Estado de Río Grande do Norte.

Una posible alteración en el rumbo del Universo, en nada debiera cambiar en lo cotidiano a la mayoría de las personas, por una razón muy simple: la vida en la Tierra, y el propio planeta, deben desaparecer mucho antes, en 5 billones de años, cuando el Sol explote. Pero la nueva teoría tranquiliza a físicos y astrónomos preocupados con la perspectiva de un Universo en expansión eternamente acelerada. De acuerdo con la Teoría de la Relatividad General, formulada por Albert Einstein, en 15 billones de años podría surgir una frontera en el extremo del Universo a partir de la cual nada se puede observar. Aunque el Cosmos sea infinito, la luz originada más allá de esa frontera  una especie de esfera gigantesca englobando billones y billones de galaxias  jamás alcanzaría el sistema solar. El brillo de una estrella más allá de ese límite teórico del Universo, demoraría un tiempo infinito en alcanzar la Tierra, ya que la distancia aumentaría siempre a velocidades crecientes, mientras que la luz continuaría viajando a constantes 300 mil kilómetros por segundo.

En ese período el Universo pasaría a comportarse como un agujero negro al revés?, dice Lima. Esa esfera impediría la entrada de cualquier cosa venida de afuera, al tiempo que un agujero negro absorbe toda la materia a su alrededor, aún a la luz. La dificultad para predecir los fenómenos más allá de esa frontera perturbaba en especial a los físicos de la Teoría de Cuerdas,  que busca unir las fuerzas fundamentales  de la naturaleza para explicar todos los fenómenos físicos, desde el comportamiento de las partículas atómicas hasta la formación de las galaxias. Ese límite impediría la reconstrucción de una historia completa del Cosmos, comenta Lima, astrónomo que durante 15 años se dedicó a la cosmología en la Universidad Federal de Río Grande do Norte antes de trasladarse para la USP en 2003.

El problema de la expansión acelerad, claro, no está en el Universo, sino en los modelos teóricos que lo describen. Según una de las teorías más aceptadas, el Universo se encontraría en expansión acelerada en respuesta a una fuerza repulsiva asociada con una forma desconocida de energía, la energía oscura. Correspondiente al 70% de la energía del Cosmos, la energía oscura contrarrestaría la gravedad, una fuerza esencialmente atractiva. En una época en la que aún no se hablaba de aceleración del Universo, Einstein adoptó las ecuaciones de la Relatividad, sumando un valor fijo llamado constante cosmológica, para que el Universo permaneciese estático y no colapsase bajo la acción de la gravedad. Más tarde los físicos comenzaron a considerar a la constante cosmológica, como si fuese la propia energía oscura.

El quinto elemento – Lima, Silva, Alcaniz y Carvalho sugieren que el origen de la fuerza que hace que las galaxias se alejen cada vez más rápidamente puede ser otra: una sustancia que el físico Paul Steinhardt denominó quintaesencia, en alusión al elemento imponderable que los filósofos griegos consideraban como uno de los componentes esenciales del Cosmos, además de la tierra, el agua, el fuego y el aire. Los físicos también lo llaman campo escalar primordial. Las propiedades físicas del campo escalar no son homogéneas, y varían en función del tiempo, diferentemente de aquellas de la constante cosmológica afirma Alcaniz, y como consecuencia, el campo escalar puede desacelerar el Universo.

Los investigadores brasileños llegaron a ese modelo de evolución del Universo, sumando un término a una ecuación formulada en 1988 por los físicos Philip Peebles, de la Universidad de Princeton, Estados Unidos, y Bharat Ratra, de la Universidad Estadual de Kansas, del mismo país. A partir de ahí, calcularon que en 6,5 billones de años, el Universo debe pasar a expandirse infinitamente de forma desacelerada. No será la primera vez. Desde el Big Bang, la hipotética explosión que originó el Cosmos, el Universo alternó períodos de expansión acelerada con otros de expansión desacelerada. El trabajo no terminó. Ahora tenemos que probar que el modelo es correcto y que de hecho, habrá una desaceleración?, dice Lima, quien analiza con su equipo, datos de la explosión de estrellas supernovas, en búsqueda de evidencias que confirmen sus previsiones. En paralelo, la publicación del artículo en la Physical Review Letters permitirá a otros físicos apreciar o criticar esa nueva propuesta acerca del futuro del Universo.

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