26 de octubre de 2017
26.10.2017
IX Ciclo ConecTalks

La materia y la energía oscuras son los dos grandes enigmas de la cosmología

El astrofísico argentino Julio F. Navarro plantea en la Fundación Cañada Blanch su visión sobre las dos fuerzas misteriosas que dominan el universo

26.10.2017 | 17:54
Simulación numérica de un grupo de galaxias con una representación de la materia oscura

El progreso realizado en las dos últimas décadas en el estudio del universo "ha permitido a la humanidad escribir por primera vez una cosmología que tiene bases físicas, que es falsificable, aunque seguramente imperfecta e incompleta", y ha posibilitado asimismo que dispongamos de mediciones que nos facilitan conocer los cambios producidos en el mismo. Sin embargo, la ciencia sigue sin descifrar "los dos grandes enigmas de la cosmología actual, la materia oscura y la energía oscura, pese a que constituyen el 96% del contenido del universo". Este fue el núcleo de la conferencia "Materia y energía oscuras. Las dos fuerzas misteriosas que dominan el universo" con la que Julio F. Navarro inauguró en la Fundación Cañada Blanch el noveno ciclo "ConecTalks" de divulgación científica. El ciclo, que dirige Vicent Martínez, catedrático de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València y en el que colabora el Institut de Ciències Físico-naturals de la Institució Alfons el Magnànim, forma parte del programa de actividades de la Cátedra de Divulgación de la Ciencia establecida entre la Fundación Cañada Blanch y la UV.

Julio F. Navarro (Santiago del Estero, Argentina, 1962), doctor en Astronomía y profesor en la universidad de Victoria (Canadá), -en donde investiga sobre la formación y evolución de las galaxias y cúmulos de galaxias, así como de la estructura de los halos de materia oscura-, incidió durante su intervención en que pese al progreso realizado por la cosmología en el estudio del origen y las estructuras del universo, seguimos sin comprender la mayor parte de su contenido. "Los átomos que forman los planetas, el Sol, como el hidrógeno, el helio€ no es lo que forma el universo, sino que éste está lleno de otras cosas que no sabemos bien qué son. Le podemos poner nombres, podemos entender qué hacen, si gravitan o no, cómo se aglomeran alrededor de las galaxias€ pero no sabemos qué son, tanto la materia oscura como la energía oscura", aseveró.

Casi dos milenios bajo la visión cósmica de Aristóteles


Antes de centrarse en estas dos fuerzas desconocidas, Julio F. Navarro hizo referencia a hechos cruciales en la cosmología y se remontó hasta Aristóteles, quien dividió el universo en dos mundos, el sublunar, al que pertenecía la Tierra, y el supralunar. Una idea del entendimiento del universo que prevaleció durante casi dos milenios, basada en que la Tierra era el centro del universo y todos los planetas se movían en círculos perfectos a su alrededor. Tuvieron que pasar 1.500 años para que se impusiera otra forma de ver el universo, "que es la que inició Copérnico al señalar que las cosas son más sencillas y si uno coloca el Sol en el centro, todos los planetas giran a su alrededor, lo que fue un gran logro en la cosmología", señaló el astrofísico argentino, para quien la relevancia del científico prusiano "no es que sitúe el Sol en el centro, sino que saque a la Tierra del centro".

En este sentido, Julio F. Navarro destacó que con el pensamiento de Copérnico la Tierra dejaba de ser un observador privilegiado del Universo al perder su centralidad. "Si uno se cree la enseñanza que dejó Copérnico, debe admitir la posibilidad de que haya otros observadores en otras galaxias, en otros planetas, en otros lugares. Lo relevante es que esos otros observadores, existan o no, deberían ver más o menos el mismo Universo, lo cual implica un Universo homogéneo e uniforme, considerado en grandes escalas", afirmó. "Cabe entonces la posibilidad de que este Universo homogéneo e uniforme no cambie nunca, sea infinito en extensión y haya sido siempre el mismo", añadió.

La relevancia para la cosmología de que el cielo sea oscuro


El profesor Navarro, sin embargo, planteó otra posibilidad: "Que el universo sí cambie, pero de tal forma que todos los observadores describan lo mismo, como si todos estuviéramos sincronizados con el universo de una forma muy particular en la cual, aunque el universo cambie, lo haga de tal forma que todos veamos el mismo cambio". "Es como si hubiera un reloj cósmico –explicó- que va marcando y que no depende del resto de los observadores, sino del universo como un todo. La variable que caracteriza esa sincronía define lo que llamamos `tiempo' en Cosmología.".
Tras referirse a la relevancia que para la cosmología tiene el hecho de que el cielo sea oscuro y no que esa condición permita observar muchas estrellas, expuso la posibilidad de que si el universo fuera infinito, albergaría infinitas galaxias y la Tierra, por ejemplo, recibiría infinita cantidad de luz. Algo que descartó al manifestar que "como el cielo es oscuro, el universo tiene que ser finito porque no recibimos infinita cantidad de luz", para a continuación sugerir dos posibilidades que consideró razonables: que el universo sea finito en su volumen, es decir, que el número de galaxias sea finito, o que el universo sea finito pero en el sentido del tiempo, es decir, que no haya existido siempre.

De las observaciones de Hubble a la materia oscura


Para explicar cuál de las dos tenía validez, aludió a la observación de galaxias realizadas a principios del pasado siglo por Edwin Hubble, quien comprobó que las galaxias se alejaban cada vez más de la Tierra y que las más lejanas lo hacían a mayor velocidad, deduciendo que el universo se expande y que, por tanto, la distancia media entre galaxias se hace cada vez más grande con el tiempo. En este sentido, Julio F. Navarro planteó qué ocurriría si pensáramos que el tiempo fuera hacia atrás. "Si el universo mañana es más grande –indicó- quiere decir que ayer era más pequeño y anteayer aún más pequeño. Si el reloj va hacia atrás en el tiempo y empezamos con el universo que se expande, y corremos hacia atrás, todas las soluciones de cómo cambia el universo son más o menos las mismas, de acuerdo a la teoría de la Relatividad General de Einstein". "Todas las soluciones, casi sin excepción, llegan a un estadio de densidad infinita en un tiempo finito y, por tanto, -comentó- si uno cree en Einstein, no nos queda otra alternativa que aceptar que el universo no existió siempre, y que hace unos 13.500 millones de años tuvo una densidad infinita que conocemos como el momento del Big Bang".

Del universo se conoce ya que se expande, que proviene de un momento con densidad infinita, su edad aproximada, que es finito en el tiempo aunque podría haber sido finito en volumen, que su geometría es llana y que tiene que ver con cuánta materia y energía haya, tal como nos enseñó Einstein, expuso el profesor Navarro. No obstante, resaltó que a pesar de que podemos contar las galaxias y las estrellas, el helio y el hidrógeno que existe en un volumen grande en el universo, el gas y el polvo interestelar€ todo ello no supone más que un dos por ciento del cosmos. "Hay algo más, pero qué es ese algo más?", cuestionó el astrofísico argentino. "Hay una cosa que sabemos que existe, que denominamos materia oscura, similar a la materia que mantiene a las galaxias gravitacionalmente liadas y que, si no existiera, las estrellas que giran alrededor del centro de una galaxia escaparían de ella", explicó.

La energía oscura, una fuerza de repulsión universal


Sin embargo, Julio F. Navarro reconoció que si se añade la materia oscura a los átomos que conocemos, su suma solo alcanzaría el 24% del contenido del universo. "¿Qué es el 76% restante? Es algo diferente que la `materia'. Hemos comenzado a entender qué es midiendo lo que llamamos la historia de la expansión del universo", dijo, para señalar que "al principio, el universo se expandía muy rápido, para después desacelerarse y por alguna razón, hace unos ocho o diez mil millones de años, empezó a expandirse cada vez más rápidamente". "Esto sugiere que hay un constituyente del Universo que no es `materia', que no gravita, sino que es como una forma de energía que por alguna razón produce una presión que acelera la expansión del universo y constituye tres cuartas partes del mismo. A eso le llamamos energía oscura. Es como una fuerza de repulsión universal que depende de la distancia", explicó. "Dicha `repulsión universal' será mayor cuanto más lejos se encuentren dos galaxias, lo que acelera la expansión del Universo", añadió.

Julio F. Navarro terminó su exposición resaltando cómo pese a ser el universo tan extenso y desconocerse de qué está hecho, la humanidad ha sabido poner nombres a sus constituyentes principales, algo que consideró muy relevante. "Somos observadores de un universo tan inmenso y tan diferente de nuestra propia constitución y, sin embargo, podemos entenderlo y medirlo, y uno se pregunta cómo es que en un planeta cualquiera como es el nuestro podemos entender tantas cosas de este universo infinitamente grande comparado con nosotros". "Toda la humanidad –concluyó- se basa en cosmología, todas las tribus, todos los grupos humanos se basan en la cosmología. Todos están unidos por una visión común del cosmos y ahora, por primera vez en los últimos veinte o treinta años, hemos podido empezar a escribirla con el lenguaje de las Matemáticas y de la Física, el lenguaje en el que entendemos la naturaleza".

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