18 nov. 2015

Episodio 37: El Despertar del Nerd

El texto siguiente lo escribí a encargo de un estudiante de la Universidad abierta, para su materia de Redacción de Textos Academicos (o algo así). Y no, no fue simpletmente porque le haya dado hueva redactar un par de cuartillas y hubiera preferido pagarle a alguien por hacerlo. En realidad, fue porque antes de iniciar le redacción, los estudiantes no escogieron sus temas, sino que les tocaron por sorteo. A ésta persona en particular le toco el tema de "La Energía Oscura". Lamentablemente, al igual que la inmensa mayoría de la gente, no tenía ni la más minúscula noción en tema de astrofísica o mecánica cuántica. Según sus propias palabras, se enteró de la existencia de la energía oscura cuando le tocó redactar sobre el tema.

"Su falta de conocimientos en física cuántica me resulta... molesta, estudiantes."

Y ahí es donde entro yo. Al parecer, mi fama de nerd me precede más de lo que yo me había imaginado, así que pidió mi ayuda para la redacción, porque no le entendía NADA a las fuentes de información que ya había encontrado. Y yo dije "bueno". Sin embargo, la primera versión que entregue del texto académico sobre la energía oscura no tuvo el éxito que yo esperaba. Me dijo que tampoco le habia entendido ni un poquito, y que si le tocaba elaborar sobre el tema, se lo iba a cargar la fregada. Así que, después de varios intentos, entregué la siguiente versión final, notoriamente menos académica.

Yo estaba casi totalmente convencido de que no solo se la iban a rechazar, si no de que le iban a recriminar su falta de seriedad, junto con algún tipo de castigo, y de que me iba a odiar para siempre. Pero no. Al parecer, al fin pudo entenderle algo al concepto de la energía oscura, basado en mi texto, y al parecer incluso le agregó un parrafó de conclusiones al final (el cual no tengo). Y se sacó un 9 de 10. O su equivalente, no me acuerdo. Afortunadamente, no le pidieron que abundara sobre el tema, pero sí le dijeron que le bajara un poquito a su "buen humor" en futuros documentos. Y tal vez por eso no me ha pedido ningún otro favor parecido...

(Las imágenes son agregado mío, para éste post.)

Si tan solo conociéramos el poder de la Energía Oscura.

El Universo, en su gran vastedad, está lleno de fuerzas y fenómenos que aún no comprendemos en su totalidad. Como en el caso de los agujeros negros, lo mejor que podemos hacer al respecto es imaginar, teorizar, y comprobar, comparando con aún más teorías, y con lo poco que hemos podido confirmar en la práctica. Pero, ¿cómo pueden los científicos afirmar algo que jamás han visto con sus ojos? ¿No va eso en contra del método científico? Pues no. Pongámoslo así: ¿cuántos de ustedes, hipotéticos y numerosos lectores, han visto el aire directamente? Ninguno, ¿verdad? Pero sí han visto como el aire mueve la copa de los árboles; lo han sentido entrando en sus pulmones. Es así como sabemos que el aire efectivamente existe. Y así mismo, es como los científicos estudian sin cansancio la misteriosa fuerza que mantiene al Universo en movimiento.

En estos tiempos en que la información viaja a velocidades salvajes y en tremendas cantidades, es casi seguro que toda persona que tenga acceso al internet haya leído o escuchado sobre la teoría del Big Bang (no, no la serie de televisión) y que tenga por lo menos una vaga idea de lo que ésta postula. En términos básicos, todo lo que compone actualmente al Universo estuvo alguna vez comprimido en un punto infinitamente pequeño, hasta que ocurrió una Gran Explosión, y el Universo comenzó a expandirse, lo cual sigue haciendo hasta nuestros días.

 Por supuesto, existe una conveniente gráfica para explicarlo.

Pero, ¿por qué sigue expandiéndose? También conocemos la fuerza de gravedad, que básicamente hace que toda forma de energía y materia se atraiga una a la otra. En teoría, esto debería ir frenando poco a poco la expansión, ¿no? Pues no. En realidad, la expansión del cosmos continúa acelerándose, como si todas las galaxias se dieran asco las unas a las otras. Durante décadas, los científicos (físicos, astrónomos, etc.) se cuestionaron al respecto, hasta que en los años 90’s, dieron con la teoría que explicaba todo el asunto de forma bastante convincente.

Los hombres de ciencia llegaron a la conclusión de que debía existir algún tipo de fuerza o energía, aún no observada, que provocara éste fenómeno. Ésta energía, a la que muy originalmente llamaron energía oscura, no había sido observada debido a que sus características intrínsecas difieren en muchas formas de las de la energía y la materia “normales” a las que estamos acostumbrados, diferencias que empiezan a un nivel cuántico. Para simplificarlo casi grotescamente, en una escala aún menor que la escala atómica, la escala cuántica, todo lo que conocemos sobre física y mecánica cambia salvajemente y se convierte en un circo ridículo.

¿Qué tan ridículo? Bueno, a nivel cuántico, se habla de partículas que aparecen y desaparecen de la existencia de forma aleatoria, partículas que pueden estar en dos lugares a la vez, partículas que se comportan como ondas, y que en general parecen tener algo personal en contra de nuestra percepción de la realidad. Tanto así, que se teoriza que el simple hecho de observar y analizar a éstas partículas hace que cambien y se comporten de distintas maneras, como si intentaran confundirnos intencionalmente. En realidad, comparar la física cuántica con la física tradicional es como comparar una película de Alejandro Jodorowsky con un blockbuster de verano.

 Casi exactamente así, pero menos auto-biográfico y mucho menos hippie, aunque igual de frustrante.

Y es precisamente por esto que nadie sabía nada sobre la energía oscura: debido a que a nivel cuántico se comporta e interactúa consigo misma de forma muy diferente a la energía “normal”, no se le puede observar directamente, pero sí se pueden observar sus efectos, casi igual que con los agujeros negros. Solo que, a diferencia de éstos últimos, cuyo efecto visible es su interacción con la materia y la luz (que deforman y absorben), la energía oscura no interactúa de forma visible con la materia, sino con otras fuerzas fundamentales del cosmos, como la gravedad. Así que, aunque un científico no pueda producir rayos oscuros con sus manos o destruir un planeta con su Estrella de la Muerte y decirte “esto es la energía oscura”, sí puede enseñarte cómo se expande el Universo y decirte “eso lo provoca la energía oscura”.

Pero, ¿si no podemos verla, cómo sabemos que está allí? Pues observando otra cosa completamente diferente, por supuesto. En éste caso, observando las estrellas. Como ya sabemos, las galaxias y estrellas no son estáticas, sino que están en constante movimiento. Debido a éste movimiento, conforme las estrellas, galaxias, y otros objetos luminosos se van alejando de nosotros, podemos ver como su luz se vuelve más tenue, y va adquiriendo un tono cada vez más rojizo. Esto es algo que los astrónomos conocen como redshift, o corrimiento al rojo. Mientras estaban analizando una supernova, los astrónomos dirigidos por Saul Perlmutter, utilizando dos observaciones diferentes, descubrieron que la luz de la supernova presentaba una atenuación 25% mayor a lo que corresponde a su redshift normal. Esto significa que los objetos en el cosmos se alejan entre sí cada vez más rápidamente, ignorando a la gravedad como un exnovio con el que acabaran de cortar (WiggleZ, 2011).

Para explicar esto, los científicos recurren a la llamada constante cosmológica, una antigua ecuación que Albert Einstein había descartado originalmente de su famosa teoría de la relatividad, pero que fue retomada posteriormente para completar el modelo inflacionario, con el cual se comprende actualmente cómo se dio el Big Bang y la subsecuente expansión del cosmos. Pero, para que el modelo inflacionario funcionara correctamente, al Universo le hacía falta un montón de masa (materia y energía). Y es ahí donde entra la energía oscura, atando agradablemente muchos cabos sueltos (Régules, 2003). Pero… ¿cómo lo hace? ¿Cómo funciona ésta energía invisible?

 NO. ¡Maldito sea, Lucas!

Básicamente, la energía oscura produce una presión negativa, lo cual provoca un efecto totalmente inverso al de la gravedad, es decir, en lugar de crear atracción, crea repulsión (Lemaître, 1927). Y, por si eso fuera poco, se estima que la energía oscura constituye aproximadamente un 68.3% del Universo conocido, en comparación con un raquítico 4.9% que corresponde a la materia ordinaria (la variedad luminosa, pues). Es por eso que, aunque su fuerza sea comparativamente menor a la de la gravedad, la energía oscura provoca un aceleramiento en la expansión cósmica: simplemente, hay mucha más energía oscura provocando repulsión que materia ordinaria con gravedad generando atracción.

Lo cual nos lleva a otro efecto observable de la energía oscura: mantiene al Universo existiendo. Sin la energía oscura, las interacciones entre diferentes tipos de fuerzas y energías en el cosmos cambiarían drásticamente, provocando (probablemente, y entre muchas otras cosas que podrían pasar) un estado de vacío cuántico alterado, que básicamente cambiaría la configuración material y energética de todo lo que existe, cambiando por completo las leyes de la física actuales y, en el proceso, eliminando por completo nuestra versión de la realidad, y a nosotros junto con ella.

Así que, en conclusión, podría decirse que Darth Vader efectivamente tenía razón (figurativamente, al menos) y que el lado oscuro de la fuerza (o la energía oscura) es verdaderamente más poderoso que el lado de la luz, que realmente es el lado oscuro el que trae equilibrio y armonía al Universo, y que realmente se halla alrededor de todo lo que existe… aunque, para darle algo de crédito a Yoda, algunas teorías postulan que, en el supuesto de que la energía oscura aumente en proporción a las demás fuerzas cósmicas, también podría provocar el fin del Universo. En un posible evento, también originalmente llamado el Big Rip (el Gran Desgarrón), la fuerza de repulsión creada por la energía oscura supera la fuerza de gravedad y otras fuerzas elementales del Universo a escalas cada vez más pequeñas, hasta llegar el punto de separar a todas las partículas subatómicas las unas de las otras, desintegrando todo lo que existe. Qué buena onda, ¿no?

¡A huevo, triunfó el mal!

Bibliografía:

Lemaître, A. G. (1927). Expansión del Universo: Un universo homogéneo, de masa constante y radio creciente responsable de la velocidad radial de las nebulosas extra-galácticas. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles (traducción al castellano), 49-56.

Régules, S. d. (2003). El lado oscuro del Universo. Obtenido de Revista ¿Cómo Ves?: http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/58/el-lado-oscuro-del-universo

WiggleZ, R. T. (Mayo de 2011). WiggleZ Dark Energy Survey. Obtenido de Press Release (May 2011): ´Dark Energy is Real': http://wigglez.swin.edu.au/site/prmay2011.html


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