Fronteiras paira coñecer o universo recentemente nado

2009/05/01 Urrestilla, Jon - Fisikan doktorea eta Sussexeko Unibertsitateko ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astrofisika

(Foto: NOAO)

A idea actual do universo é moi diferente. Nos últimos anos os modelos teóricos han dado grandes avances e realizamos experimentos cosmológicos moi precisos. Con todo iso conseguimos un modelo cosmológico estándar. Segundo o modelo estándar, o universo naceu fai 14 mil millóns de anos (aproximadamente), e tiña unhas densidades e temperaturas moi altas. Desde entón, o universo foi crecendo e arrefriándose, e a medida que se foi arrefriando, producíronse transicións de fase cosmológicas desde un universo cálido de alta densidade, aos poucos, até chegar ao universo que observamos na actualidade.

Tentemos ver a vida do universo ao revés, empezando polo universo actual e retrocedendo no tempo até chegar ao novo universo natal. Canto máis atrás vaise no tempo --cada vez máis novo universo-, maior é a densidade e a temperatura. Imaxínache que metemos un anaco de xeo nunha caixa e quentámolo: primeiro o xeo fundirase e logo converterase en vapor; a partir de aí, si aumentamos a temperatura, pasará algo máis ao vapor? A nosa experiencia culinaria diaria dinos que a auga se converte en vapor a 100ºC e que talvez a 200 ou 300 graos non pase nada... Pero a 1.000 graos ou a 1.000.000 de graos?

Ao estudar o universo xórdenos una situación similar. A información obtida nas temperaturas que podemos obter nos nosos laboratorios axúdanos a predicir como era o universo cando era máis novo. Pero paira temperaturas moi altas (un universo moi novo) non dispomos de coñecementos experimentais.

Existe o costume de clasificar a historia do universo en tres épocas: o universo actual, o universo novo e o universo recentemente nado. O universo actual coincide coa imaxe que todos temos na cabeza: está maioritariamente baleiro e ocasionalmente hai estrelas, quasares, galaxias e grupos de galaxias. Podemos observar este universo directamente, analizando a luz emitida por estrelas, galaxias, etc.

O universo novo (aproximadamente 100 millóns de anos) é máis difícil de imaxinar. Este universo non ten estrelas, nin galaxias, nin obxectos deste tipo; os electróns, os protones e os neutróns formáronse por primeira vez. Pero a pesar de ser máis difícil de imaxinar, a física que necesitamos paira explicar todos estes procesos é en gran medida coñecida. Segundo a analogía utilizada anteriormente, a temperatura do universo novo é a mesma que podemos conseguir nos nosos laboratorios.

É máis, no universo novo sucedéronse dous feitos moi importantes e hoxe podemos medir as consecuencias directas do ocorrido entón. Por unha banda, cando o universo tiña 3 minutos produciuse a nucleosínesis, é dicir, por primeira vez formáronse núcleos atómicos. As predicións que fai a teoría actual da nucleosintesis coinciden coas medidas. Por outra banda, cando o universo tiña 300.000 anos, tamén se produciu a recombinación, é dicir, a captura dos electróns liberados polos núcleos atómicos e a formación dos átomos. A fotografía daquela época podémola obter directamente medindo a radiación microondas de fondo (CMB, Cosmic Microwave Background, en inglés). Por tanto, o ocorrido no universo novo está bastante controlado.

Dicir que pasou no universo recentemente nado é moito máis difícil. Naquela época (aproximadamente cando o universo era entre 10 e 36 segundos), as temperaturas e densidades eran moi altas. Por baixo deste punto, a física de escalas moi grandes e moi pequenas comeza a falarse entre si ou, con outras palabras, paira explicar esta época é necesario combinar a relatividad xeneral de Einstein (grandes escalas) coa física cuántica (escalas moi pequenas). E aínda non sabemos como formular a relatividad xeneral cuántica. Temos modelos teóricos entre mans, e algunhas das características básicas son coñecidas, pero na maioría dos casos só son sospeitas con bo fondo.

Claro, desde o punto de vista, poderiamos dicir que é una mentira que comprendemos a época na que o universo era entre 10 e 36 segundos, porque, entendemos o universo actual? Segundo o modelo cosmológico estándar, os compoñentes do universo son: 4% materia normal (átomos, luz, electróns...), 22% materia escura e 74% enerxía escura. O único que coñecemos ben é a materia normal. Non sabemos moi ben que é a materia escura, pero está bastante claro que non é materia "normal", non é algo que poidamos medir nos nosos laboratorios. E a enerxía escura é aínda máis misteriosa.

Con todo, o noso coñecemento da evolución do universo é moi profundo e a través de diferentes experimentos podemos explicar o que ocorre a diferentes escalas e situacións. Marabilloso. E o futuro parece máis interesante. Así que estade atentos!

Jon Urrestilla. Doutor en Física e investigador da Universidade de Sussex.