Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La forma del Universo

Platón, Einstein y Kant reflexionaron sobre la naturaleza del Universo. Aunque sea el más alejado en el tiempo, posiblemente es Platón, quien desde una postura más crítica, se acerque más a las concepciones actuales, al dirigirse a Sócrates de este modo, en su TIMEO: "Entonces Sócrates, si de entre las muchas opiniones acerca de los dioses y las generaciones del Universo, no somos capaces de dar nociones que sean en conjunto y en cada caso exactas y coherentes entre sí, no te sorprendas"

Por el contrario, Immanuel Kant entreveía un principio unificador: "´´´ la comprensión es arrebatada por otra clase de éxtasis cuando, desde otro punto de vista, considera que esa magnificencia y grandeza pueda desprenderse de una sola ley, con un orden eterno y perfecto". Y Albert Einstein, en su ensayo en homenaje a Max Planck, adoptaba una postura intermedia: "La labor suprema del físico consiste en llegar a las leyes elementales y universales que posibiliten la construcción del cosmos por pura deducción...Nadie que se haya adentrado en el tema negará que, en la práctica, el mundo de los fenómenos determina unívocamente el sistema teórico, a pesar de que no exista un puente lógico entre los fenómenos y sus principios teóricos".

Con premisas como las anteriores, y con una falta de datos concretos sobre los que construir un adecuado cuerpo de doctrina, no es de extrañar que, históricamente, la Cosmología, o conocimiento del Universo, se haya considerado como una rama de la Filosofía, más que de la Física.

Pero los progresos de la observación astronómica y de los nuevos métodos de análisis de las radiaciones de todo el espectro electromagnético han dado lugar a verdaderos y actualizados mapas de nuestro Universo, tales como el recientemente publicado en la revista Science por un grupo de 28 prestigiosos cosmólogos, pertenecientes a 13 instituciones europeas, americanas y australianas, tras su detallado análisis de más de cientos de miles de galaxias.

GALAXIAS. Hace tan solo unos 70 años que el hombre descubrió y aceptó que el Universo se expande continuamente. El gran astrónomo Hubble comprobó que la velocidad con la que una galaxia concreta parece alejarse de nosotros es aproximadamente proporcional a la distancia que nos separa de ella. Esta "suave expansión" es un claro indicio de que el Universo tuvo un inicio temporal y de que actualmente se encuentra en la fase "explosiva". Cuando en una estación de ferrocarril un tren se acerca o se aleja podemos escuchar que la frecuencia de su pitido cambia. Ello se debe al efecto Doppler, es decir, que al cambiar la velocidad relativa de un objeto respecto a un observador, varía la frecuencia de las radiaciones que el observador recibe desde el emisor en movimiento, con una cuantía de la variación que es función de la velocidad de alejamiento o acercamiento.

Del mismo modo, las radiaciones luminosas de las diversas galaxias situadas a nuestro alcance, al alejarse dan lugar a un cambio en su frecuencia y longitud de onda, conocidos como "desplazamiento hacia el rojo". Su evaluación permite calcular la distancia a la que se encuentra cada galaxia y, en consecuencia, el dibujo de un mapa tridimensional del Universo que se encuentra en nuestro alrededor. Hace 10 años los limitados datos existentes nos mostraban a este Universo tridimensional como bastante homogéneo.

MAPAS. Pero, en los últimos 10 años se ha podido disponer de detectores muy sensibles y de sofisticadas instrumentaciones controladas por potentes ordenadores, con las que se han realizado mediciones mucho más precisas. Y, en los mapas disponibles, con la Tierra situada en el centro, se había podido ya alcanzar un límite de precisión y de observación de hasta una distancia de unos 400 millones de años-luz, lo que se corresponde a un desplazamiento hacia el rojo de 0,04. Y, lo más interesante es que, en contraste con las primeras apreciaciones, la distribución de las galaxias no era homogénea. Si pensamos en una sección plana del Universo, con la Tierra en el centro, es como si la Tierra ocupase el vértice común de dos abanicos parcialmente abiertos y contrapuestos. Las galaxias se sitúan sobre las superficies de ambos abanicos, pero están casi ausentes en las dos zonas que separan a los abanicos. Además, hay regiones muy vacías y otras, por el contrario, son bastante densas e, incluso, se pueden observar grandes estructuras filamentosas de galaxias, en el recorrido más cercano, de unos 100 millones de años-luz (equivalente a un número de kilómetros igual a 10 elevado a 21).

En cuanto al nuevo mapa obtenido por el equipo liderado por el Dr. Peacock, se ha basado en las observaciones realizadas con el gran telescopio anglo-australiano, de dos grados de desplazamiento, situado en Australia y especialmente diseñado para estos estudios, ya que permite la medida simultánea de hasta 400 espectros. Ello ha posibilitado estudiar más de 250.000 galaxias muy en detalle y se han podido ampliar los límites previamente existentes hasta alcanzar la enorme distancia de más de 3.000 millones de años-luz. Lo más importante ha sido la comprobación efectiva de que no existe homogeneidad, sino que la distribución de las galaxias responde a una estructuración a gran escala.

CAUSAS. La explicación de las causas para esta gran estructuración será el gran objetivo futuro de la Cosmología. La radiación de fondo de microondas, por el contrario, es pareja, ya que es como una reliquia de la fase inicial del Big Bang, caliente, denso y muy uniforme. ¿Por qué, entonces, la asimetría y la estructuración?. Los teóricos hablan de la "inestabilidad gravitacional". Para ellos, lo que ocurrió en el comienzo de la expansión del Universo es que regiones ligeramente más densas del Universo expansivo frenaron un poco su expansión debido a la gravedad, con lo que se iniciaron las disimetrías.

En cualquier caso, la expansión del Universo no fue suave, como la derivada de las ideas de Hubble, sino que el "arracimamiento" de las galaxias aumentó con el tiempo, con lo que los científicos hablan de diversas variantes de "velocidades peculiares". Una explicación, previamente existente, se basa en las fuerzas gravitacionales en el interior de densos centros de "racimos" de galaxias. El Dr. Peacock ha postulado otra, que parece estar bastante de acuerdo con las recientes investigaciones a las que nos estamos refiriendo. Se basa en el comportamiento de los agrupamientos filamentosos de galaxias, cuyos lados opuestos se mueven, acercándose entre sí. Los más cercanos a nosotros se mueven a mayor velocidad y los más lejanos más lentamente, con lo que se van aproximando entre sí.

En los próximos diez años es de esperar que se aclaren muchas incógnitas cosmológicas, pero finalicemos con una idea global, modificable según tengamos más conocimientos: los datos de velocidad de expansión y de densidad del Universo se van concretando en el sentido de definir un Universo plano, que continuará expandiéndose indefinidamente. La materia ordinaria supone solo un 3% de la densidad de masa crítica, los neutrinos con peso un 0,3% y gran parte del resto es misteriosa materia negra, presumiblemente basada en partículas elementales que aun están sin descubrir. Es decir, la argumentación de Platón sigue vigente: la noción de conjunto aun no está completa.