Evolución do universo

1999/11/01 Agirregabiria, Juan M. Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astrofisika

Entre os problemas fundamentais da cosmología actual, destaca a homogeneidad e isotropía do Universo. As observacións astronómicas demostran que todos os puntos do noso Universo e todas as direccións son equivalentes a gran escala. Pode pensarse que isto é así desde o principio porque o Universo era un isótropo, pero oxalá, independentemente das condicións iniciais, atopásemos un mecanismo físico adecuado paira facerlle retorcer o isótropo. Parece que sería máis sinxelo e natural que o mecanismo que elixía as condicións iniciais dunha maneira moi particular.

Nos últimos anos utilizáronse modelos con inflación na teoría estándar do Universo paira explicar a isotropía. Nestes modelos, por razóns físicas, o tamaño do Universo aumentou nun período de tempo moi rápido. Estudamos no noso grupo modelos concretos inhomogéneos e anisótropos do universo paira ver se a inflación, e a isotropía que iso leva, prodúcese na maioría das condicións iniciais.

Fai uns cinco anos, o físico veneciano, que traballa no CERN, propuxo outro mecanismo paira explicar o problema da isotropía: Cosmología Preestelar. Como é moi coñecido, parece inevitable que o Universo naza en Gran Explosión na Relatividad Xeneral de Einstein. Pero é posible que na teoría cuántica da gravitación, que aínda non coñecemos, non existan. Aproveitando as simetrías que aparecen na teoría das supercuerdas, Veneciano propuxo una nova era do Universo antes de que se producise una alternativa cuántica ao clásico Gran Explosión. Se alí converteuse en isótropo, na época actual as condicións iniciais foron necesariamente isótropas. Paira analizar esta idea, entre os nosos temas están os modelos cosmológicos precisos da teoría dos supercuerdas de pequena enerxía.

Dixemos arriba que o Universo é homoxéneo e isótropo a gran escala. Nesta gran escala da cosmología, as galaxias son como pingas de auga ou raios de po. Está claro, por outra banda, que se a escala non é tan grande, o Universo non é homoxéneo e isótropo: estar preto de una estrela ou galaxia e perderse no espazo intergaláctico non é o mesmo. Ao modelar una estrela na Relatividad Xeneral suponse que está soa no Universo e, doutra banda, rexéitase a influencia de estrelas e galaxias illadas na cosmología. En 1945, Einstein, xunto con Straus, encargouse de atopar una relación adecuada entre estes dous puntos de vista extremos. Tamén analizamos no noso grupo como se sitúan as inhomogeneidades de menor rango de galaxias (ou estrelas) nun universo homoxéneo.

Aínda que a teoría da gravitación (clásica) concreta é a Relatividad Xeneral, en moitos casos a Gravitación Universal de Newton segue sendo adecuada na actualidade. Dado que ambas as teorías son útiles, pode ser interesante analizar como cambia a descrición de certos fenómenos ao desprazarse. Neste ámbito, centrámonos no equilibrio das partículas cargadas, investigando na Relatividad Xeneral cales son alternativas ás sinxelas condicións de equilibrio da teoría de Newton.

Por último, analizamos a aparición e propiedades do caos determinista na Relatividad Xeneral. Na definición típica do caos, a diferenza entre dous sistemas similares, inicialmente practicamente inseparables, aumenta exponencialmente a medida que avanza o tempo, pero a natureza básica da Relatividad Xeneral fai que non sempre sexa fácil coñecer o tempo que se debe dedicar a definir o caos na citada teoría. Por tanto, requírense técnicas especiais de definición e medición do caos en cosmología e Relatividad Xeneral. Una delas é a primeira que nós utilizamos neste campo: a dispersión caótica. Nel aparecen aspectos do caos que non dependen da definición do tempo.