Hallazgos científicos fortalecen la teoría del Big Bang

El premio nobel de física del 2006 ratifica la existencia del Big Bang 

El Leonardo da Vinci considerando de vital importancia para la comunidad educativa presenta una secuencia de entrevistas al director del Observatorio astronómico de la Universidad Nacional, doctor Juan Manuel Tejeiro, Catedrático, físico y con Magíster en física teórica de la Universidad Nacional,  Doctorado en Gravitación y Cosmología en Alemania y actualmente Director del Observatorio Astronómico Nacional, profesor titular de la Universidad Nacional.LdV: Dr. Tejeiro, ¿existió o no el Big Bang? 

JMT: Ese concepto se acuñó hacia los años treinta cuando se descubrió la expansión del universo. Esta expansión implica que si se extrapola hacia atrás en el tiempo, nos encontramos con un instante donde toda la materia del universo se encontraba colapsada, y en este sentido podemos hablar del Big Bang. También la teoría de la relatividad en la cual se basa nuestro conocimiento del universo, y que es el marco teórico sobre el cual entendemos esto, predice la existencia del Big Bang, es decir, predice ese instante inicial del tiempo actual del universo.

LdV: ¿Es verdad que se calcula la temperatura en la época del Big Bang entre 3000 grados kelvin ?  ¿Y cómo se ha enfriado el cosmos? 

JMT.: A medida que se expande, el universo se va enfriando. El cálculo aproximadamente de unos 3000 grados Kelvin corresponde al período de condensación del hidrógeno. Para entender esto mejor recordemos que pasa con una sustancia, por ejemplo el agua, cuando se eleva su temperatura: Cuando ustedes toman agua por debajo de los cero grados centígrados, tenemos un bloque de hielo, y la calentamos, un poco, las fuerzas intermoleculares que mantienen el agua como un sólido ya no son suficientes por la agitación térmica de las moléculas de agua y este sólido cambia a su fase de  líquido. Si ahora seguimos calentando el agua, por encima de 100 grados centígrados entonces el agua comienza a evaporarse, la energía térmica es suficiente para superar esa fuerza intermolecular que mantenía la fase líquida.

Entonces que pasa cuando uno continúa calentando el vapor hasta llegar a temperaturas del orden los 2000 grados? las moléculas de agua, al H2O se va a disociar en oxígenos y en hidrógenos, y entonces deja de ser agua y lo que tenemos son átomos de oxígeno e hidrógeno. Si seguimos calentando esos átomos, ese gas ya de átomos, en un momento dado, aproximadamente a 3000 grados kelvin, vemos que el átomo de hidrógeno se disocia en lo que es el protón y el electrón; esta temperatura corresponde a la energía de ionización del hidrógeno, y lo que tenemos es un plasma. Dicha situación es la que presenciamos cuando nos remontamos hacia épocas tempranas del universo, aproximadamente unos 900000 años después del Big Bang. Ahora, si continuamos aumentando la temperatura de este plasma, o equivalentemente retrocedemos más al pasado de nuestro universo, nos encontramos con la época de la nucleosíntesis, época en la cual los núcleos de los átomos se formaron y se conformaron los elementos fundamentales que constituyen la materia del universo: Hidrógeno en un 76% y helio un 23%, y menos del 1% de algunos elementos más pesados, como el litio y el boro. Y toda esta época de la nucleosíntesis tuvo lugar en los tres primeros minutos del universo.

El verdadero desarrollo acelerado de la astronomía comienza a mediados del siglo pasado, cuando se desarrolla la radio astronomía, es decir, comenzamos a observar el universo en otras frecuencias, ya no solo en el espectro visibles, como se había hecho hasta entonces

 LdV: ¿Cómo ha hecho la ciencia para precisar la edad del cosmos a 12.000 millones de años?

JMT.: 13.600 millones de años, que es el número más aceptado, pero para ser justos y no equivocarnos es como entre 10.000 y 20.000 millones de años. Hay unas técnicas para calcular la edad del universo basadas en observación directa que nosotros manejamos y hay otras técnicas que son indirectas, como por ejemplo la evolución galáctica y estelar. Por ejemplo conocemos que la tierra lleva unos 4.500 millones de años, a partir de los análisis geológicos por radioactivas, y comparándolas con muestras de meteoritos, las cuales nos ofrecen la composición primordial de la materia que conformó nuestro sistema solar, por eso la importancia de los meteoritos para conocer la tierra. Estudiando la evolución de las estrellas, también podemos inferir la edad las galaxias, y estudiando la evolución de galaxias podemos inferir la edad mínima que debe tener nuestro universo.

LdV: ¿La evolución y transformación de la materia en el espacio y el universo, significa que se están creando otro tipo de cuerpos, de estrellas, de planetas, celestes?

J.M.T.: Sí permanentemente. El universo, a pesar de que siempre  lo vemos siempre igual, como si no cambiara, cuando observamos con nuestros potentes telescopios, zonas remotas de nuestra galaxia o de otras galaxias,nos encontramos con regiones muy activas donde permanentemente, se van formando y aniquilando estrellas.  la evolución estelar es uno de los campos de investigación más activos e interesantes de la astronomía, pues por ejemplo hoy sabemos que nuestro sol, en unos 5.000 millones de años se va a apagar y finalizará su existencia como una estrella enana blanca, fría , con una densidad altísima, un pedazo de roca de unos cuantos kilómetros. Otras estrellas de mayor masa que el sol, pueden evolucionar hacía una estrella neutrónica o incluso hacía un agujero negro, donde toda su masa del sol,  se concentra en una región increiblemente pequeña y con una fuerza de gravedad tan grande, que ni la luz puede escapar de ella, de allí el nombre de agujero negro.

  Lo que estamos por ver con esta nueva generación de instrumentos astronómicos, no lo podemos imaginar

LdV: ¿Y entonces el hombre tendrá posibilidad de aquí allá para inventarse algo que reemplace el sol? 

J.M.T.: No, el sol es irreemplazable, no hay nada que hacer.

LdV. Entonces ¿Qué se puede generar para que no se acabe la especie humana?

J.M.T.:lo único para preservar la especie es buscar otros planetas en otras regiones del universo donde las condiciones permitan mantener la vida.Pero no hay afán, para eso, vamos a tener más de 5 mil millones de años, un tiempo mayor al tiempo que lleva de existencia la tierra. es importante precisar en este punto que el sol en su evolución pasará por otras etapas, como una gigante roja, donde las condiciones de habitabilidad que tenemos, se verán seriamente modificadas. sin embargo, una de las caraterísticas de las estrellas, como nuestro sol, es que permanecen  sobre la secuencia principal ( el estado de evolución actual del sol)  mucho tiempo, de tal forma que se dispone de suficiente tiempo para la evolución de estructuras químicas complejas, y con todo el desarrollo de vida, así como también se dispone de suficiente tiempo para adaptarse al cambio de condiciones.

LdV: ¿ La ciencia  está pensando en la posibilidad de buscar alternativas? 

JMT.: Podemos decir que ya se está haciendo, pues con todos los proyectos espaciales lo que buscamos en el fondo, es entender nuestro sistema solar, y así comprender la vida, sus condiciones y debilidades. Por ejemplo, está un proyecto para viajar a marte, ver si hay vida  microcósmica o no la hay, qué tipo de vida hay; qué condiciones se dan allí, qué posibilidades hay de adaptarse, etc. pues nuestra única referencia es la tierra, eso es lo que tenemos  y sobre esa base tratamos de entender todo. Y también están los proyectos con grandes telescopios destinados a buscar planetas en otras estrellas, que nos puedan arrojar luces sobre el desarrollo y evolución de la vida.

LdV. Bueno, la supervivencia de otras especies ¿se da?

JMT.: Si, el universo es extraordinariamente rico y gigantesco, pues estrellas como nuestro sol encontramos muchas: en nuestra sola galaxia estamos hablando de más de 10 mil millones de soles como el nuestro. Diez mil millones, y estamos hablando de miles de millones de galaxias, por lo tanto en cuanto a posibilidades de vida en otras regiones del universo no tengo dudas.

LDV: ¿El tamaño gigantesco del universo hace predecir impresionantes sorpresas? ¿Esos misterios han sido ocultos totalmente hasta el momento?

JMT.: Sí, además debemos tener en cuenta el desarrollo observacional en el último siglo, un desarrollo vertiginoso.hasta mediados del siglo XX se disponía sólo de dos grandes telescopios el  Palomar y Wilson, con los cuales se logró un avance extraordinario en la comprensión del universo. Hasta la década de los años treinta no se tenía certeza de la estructura de nuestro universo se creía que todas las estrellas y cúmulos se encontraban al rededor de nosotros, pero Hubbe mostró como muchos de estos cúmulos, hoy llamados galaxias, estaban compuestos por miles de millones de estrellas y se encontraban a distancias mucho más grandes que nuestra Vía láctea, y que además se estaban alejando de nosotros con velocidades cada vez mayores, a medida que ellas se encontraran cada vez más lejos. Pero el verdadero desarrollo acelerado de la astronomía comienza a mediados del siglo pasado, cuando se desarrolla la radio astronomía, es decir, comenzamos a observar el universo en otras frecuencias, ya no solo en el espectro visibles, como se había hecho hasta entonces. esto abrió otra visión del universo, se descubrieron objetos (quasares) mucho más lejanos e interesantes; en 1964, se descubrió la radiación cósmica de fondo, reliquia esencial de nuestro temprano universo. Pero esto ha continuado, comenzamos a lanzar satélites con instrumentos astronómicos para explorar el universo. El más famoso de ellos es el Telescopio espacial Hubble, con dos metros de diámetro.

También se desarrollaron nuevas técnicas que permitieron construir telescopios mucho más grandes en la tierra, como el VTL de Chile de 8 metros. pero lo más importante, tal vez está por venir con los nuevos proyectos que ya se están llevando a cabo, con telescopios terrestres de 100 metros, o espaciales de 80 metros y otros muchos otros proyectos con toda una variedad de instrumentos y técnicas. Lo que estamos por ver con esta nueva generación de instrumentos astronómicos, no lo podemos imaginar.