Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Misterios cósmicos: Bing Bang y agujeros negros

Misterios cósmicos: Bing Bang y agujeros negros

Según la revista Nature, George Chapline, un prestigioso astrofísico del no menos prestigioso Lawrence Livermore National Laboratory ha afirmado recientemente que estamos muy cercanos de la certeza de que los agujeros negros no existen. Y, en uno de los últimos números de la revista Scientific American, otros dos relevantes astrofísicos, C.H. Lineweaver y T. M Davis publican una revisión sobre el tema de los agujeros negros que lleva por título "Equivocaciones acerca del Big Bang". Por ello, es lícito que nos preguntemos sobre la estabilidad de las bases que cimientan nuestra concepción del Universo. El lector, si lo desea, puede consultar en el portal Ciencia y Salud de la versión electrónica de La verdad (www.laverdad.es) otros artículos anteriores publicados en esta sección, sobre temas relacionados.

PRECEDENTES. Hace algo más de dos siglos nació la astronomía solar como consecuencia de las numerosas e importantes aportaciones que realizó el astrónomo William Herschel (1738-1822). No le anduvo a la zaga su hijo, John Frederick William Herschel (1792-1871), presidente de la Sociedad Real Astronómica británica, a quien se le considera el iniciador de la cosmología moderna. A partir de sus observaciones, y las de Hubble, el conocimiento sobre el Universo comenzó a crecer exponencialmente, con nuevos descubrimientos salpicados de grandes sorpresas: los objetos MACHO, las explosiones gamma de alta energía, la materia obscura, la energía obscura, los neutrinos masivos, los condensados de Bose-Einstein y un largo etcétera.

La idea actual más generalizada sobre el Cosmos es la de una gran estructura con edad y tamaños finitos, dominado por la materia oscura, expandiéndose asintóticamente hacia un estado de reposo correspondiente a una geometría plana. Todo ello con una estructura jerarquizada de supercúmulos y cúmulos de galaxias, con evidencias experimentales que favorecen un modelo de origen muy caliente y muy denso donde se formaron los elementos primordiales y se originó la radiación cósmica de fondo.

BIG BANG. La génesis de la idea del Big Bang parte de trabajos realizados por ilustres científicos, en la década de los 30 del siglo pasado, utilizando la teoría de la relatividad de Einstein para demostrar que el Universo estaba en movimiento. Poco después, el astrónomo americano Edwin Hubble, en 1929, descubrió que ciertas galaxias situadas más allá de la Vía Láctea se alejaban de nosotros, como si el Universo se dilatara constantemente. A partir de la velocidad de expansión, en 1948, el físico de origen ruso George Gamow planteó que la formación del Universo pudo realizarse a partir una gran explosión inicial puntual de una materia condensada extremadamente densa. Curiosamente, un detractor de esta teoría, el astrofísico inglés Fred Hoyle, para mofarse de la misma, en 1950 caricaturizaba la idea denominándola Big Bang (gran boom) nombre que obtuvo éxito desde entonces para describir a esta teoría.

Hace cuatro décadas los científicos descubrieron la evidencia definitiva de la expansión del Universo a partir de un estado primordial denso caliente. Habían encontrado la huella dejada por el Big Bang y el subsiguiente proceso de enfriamiento: la radiación de fondo cósmica de microondas.

Big Bang y expansión son dos conceptos íntimamente relacionados pero, según los astrofísicos Lineweaver y Davis existen muchas ideas equivocadas en la explicación del modelo. De entre las muchas que ellos comentan citaremos sólo dos. La primera, la postulada necesidad de espacios cuatridimensionales o mayores. Cuando se compara la expansión del Universo con la de un balón que se infla, la expansión de la superficie de goma curvada bidimensional del balón es comprensible porque se realiza dentro de un espacio tridimensional en el que el centro del balón ocupa un lugar. Por analogía, la expansión de nuestro espacio tridimensional se ha dicho que requeriría una cuarta dimensión. Sin embargo, estos científicos arguyen que según la teoría de la relatividad de Einstein el espacio es dinámico y puede expandirse, contraerse o curvarse sin estar embebido en una dimensión más alta.

Otro punto de interés es el del tamaño inicial en el Big Bang. Los cosmólogos suelen decir, basados en los datos y cifras disponibles desde nuestro lugar de observación, la Tierra, que el tamaño inicial del Big Bang equivaldría al de una pequeña fruta. Sin embargo, el Big Bang sucedió universalmente. Si los cosmólogos estuviesen situados en un lugar más allá de galaxia de Andrómeda su Universo observable sería otro y la correspondiente pequeña fruta inicial no se correspondería a la imaginada anteriormente. Por ello, se puede concebir el Universo primitivo como un conjunto de frutas que se superponen unas a otras y se extienden en todas direcciones, es decir, que la idea de un Big Bang inicial de tamaño pequeño sería errónea ya que si la totalidad del espacio la considerásemos como infinita cualquier contracción que hiciésemos, hasta llegar al Big Bang, seguiría produciendo un espacio infinito.

En resumen, el modelo Big Bang es válido pero muchos de sus aspectos no se han aclarado todavía y, como cualquier teoría científica, podría ser superada por otra más general y superior. Entre las preguntas a contestar: ¿Qué causó la expansión?. ¿Qué sucede en escalas superiores a las de nuestra capacidad de observación?. ¿Se expanden las diferentes partes del universo a diferentes velocidades, de modo que nuestro Universo es solo una burbuja inflacionaria dentro de un multiverso mucho mayor?.

AGUJEROS NEGROS. Según el astrónomo George Chapline los agujeros negros no existen y la explicación a los fenómenos que se les atribuyen hay que buscarla en la energía obscura. Como es lógico en cualquier nueva idea revolucionaria la comunidad científica internacional aún no ha aceptado este postulado de Chapline.

Los agujeros negros fueron una de las predicciones más celebradas de teoría general de la relatividad de Einstein que explica la gravedad como un flexionado del espacio-tiempo causado por los objetos masivos. La teoría sugiere que una estrella suficientemente masiva, cuando muere, puede colapsar bajo su propia gravedad hasta convertirse en un punto. Es curioso que el propio Einstein no creyese en los agujeros negros aunque no encontrase explicación para ello.

Lo que es cierto es que en los pasados pocos años las observaciones sobre los movimientos de las galaxias han mostrado que hasta un 70% del Universo está compuesto de una extraña energía obscura que está conduciendo al mismo a su expansión acelerada. Para Chapline el colapso de las estrellas masivas, que se pensaban eran los orígenes de los agujeros negros, conduce realmente a la formación de estrellas que contienen energía obscura.

Sus deducciones se basan en la interpretación de las observaciones en los lugares donde presuntamente se localizan agujeros negros. Chapline arguye que cuando una de esas estrellas masivas colapsa el espacio-tiempo se comienza a llenar de energía obscura y ello da lugar a extraños efectos gravitacionales. La parte externa de la estrella produce un fortísimo tirón gravitacional. Pero, en su interior, la gravedad negativa de la materia negra puede hacer que la materia rebote de nuevo. Si la estrella de energía obscura es suficientemente grande los electrones rebotados pueden convertirse en positrones que se aniquilan al chocar con otros electrones produciendo una gran radiación de energía, como la observable en el centro de nuestra galaxia.