Autores: Cecilia Garraffo | Katja Poppenhaeger | Gastón Giribet.
Para acercarnos a la inmensidad del cosmos, a la escala más abarcadora que podamos manejar, Antesis consultó a un grupo de astrónomos profesionales que se dedican a buscar evidencia de vida en los exoplanetas.
Un cielo antiguo.
Nuestro lugar en el paisaje del cosmos fue cambiando con el tiempo. En la antigüedad cielo y paraíso eran nociones hermanas y la astronomía, la astrología, la magia y la religión iban de la mano. El cielo fue interpretado de diferentes maneras por diferentes culturas, teniendo como punto en común su origen divino y uso pragmático: la agricultura.
Aristóteles fue una roca fundacional en la historia de la ciencia y, en particular, en la astronomía. Su descripción del universo dio forma a la sabiduría medieval. Aristóteles, con influencia platónica, describe un mundo finito y eterno, regido por una dualidad: el mundo sublunar, compuesto por los cuatro elementos entonces conocidos (tierra, agua, aire y fuego) y sometido al movimiento (percibido como corrupto, en antítesis a lo divino); y el mundo supralunar, compuesto por Éter, una sustancia divina que forma las esferas celestes, solamente sometido al movimiento circular, considerado perfecto.
¿Estamos solos?
Fue Copérnico quien, en 1543, se atrevió a desplazar al hombre del centro del universo, dando luz a la mayor revolución en la historia de la ciencia. La revolución copernicana, al quitar a la Tierra del centro del universo, da lugar a nuevas preguntas: si la Tierra se encuentra entre otros planetas del sistema solar, ¿será el Sol también una de tantas estrellas? Esas otras estrellas ¿tendrán sus propios planetas? ¿Serán algunos de esos planetas parecidos a la Tierra? El cura católico Giordano Bruno postuló, ya en 1584, que debe haber “incontables Soles e incontables Tierras todas rotando alrededor de sus Soles” y fue enseguida acusado de hereje por la Iglesia católica.
Pero debieron pasar muchos siglos para que los científicos encontraran evidencia observacional sobre la existencia de planetas fuera del sistema solar. Exoplanetas, aquellos planetas que orbitan otras estrellas, son difíciles de ver porque son muchísimo más pequeños que la estrella central y, aunque reflejan algo de la luz de dicha estrella, son mucho más tenues que ella. Es por eso que los astrónomos han desarrollado muchos métodos para buscar estos planetas, dos de los cuales han sido particularmente exitosos: el método de tránsitos, en el que se busca observar la sombra del planeta sobre la estrella, cuando este se mueve frente a ella; y el método de la velocidad radial, en el que se intenta detectar cómo la estrella está siendo tironeada por sus planetas, resultando en un corrimiento al rojo o al azul de la luz de la estrella.
Los astrónomos han encontrado ya 1.500 exoplanetas. Se estima que los exoplanetas son muy comunes en nuestro universo: creemos que cada estrella en nuestra Vía Láctea tiene, en promedio, un exoplaneta. Por supuesto, algunas podrán tener más planetas (como nuestro Sol que tiene ocho), y otras ninguno. La Vía Láctea, nuestra propia galaxia, tiene aproximadamente 100 mil millones de estrellas, es decir que es esa misma la cantidad estimada de exoplanetas. Y no somos la única galaxia en el universo: en un pequeñísimo pedacito de cielo, más pequeño que el 1 por ciento del área cubierta por la luna llena, se pueden encontrar muchísimas galaxias, cómo puede verse en la figura de Hubble Extreme Deep Field. Se estima que en el universo entero hay cerca de 100 mil millones de galaxias, cada una con su propia multitud de estrellas y planetas. La abrumadora cantidad de estrellas en nuestro Universo implica que no estamos solos, sino que hay muchísimos otros planetas como la Tierra.
El universo como escenario dinámico
Con la teoría de la Relatividad General, formulada hace exactamente cien años, nace la cosmología moderna. La teoría de Einstein permite repensar el problema cosmológico desde una perspectiva moderna, habiendo no solo dado respuesta a problemas irresueltos por la ciencia decimonónica –como la paradoja formulada por Heinrich Olbers, quien nos increpaba acerca de las razones para la oscuridad de la noche– sino conduciéndonos, además, a la que se yergue como la más sorprendente predicción de la cosmología: el universo tuvo un comienzo.
Una de las predicciones más sorprendentes de la teoría de la Relatividad, y que al comienzo fue recibida con sorpresa por el mismo Einstein, es que si uno asume que el universo es homogéneo (que en todas partes es similar) e isótropo (que en todas direcciones es similar), entonces indefectiblemente este puede expandirse o contraerse con el tiempo, pero nunca permanecer estático. Este aspecto dinámico del universo es inexorable, una conclusión ineluctable de las ecuaciones de Einstein. Muchos físicos advirtieron tempranamente sobre esta implicancia de la teoría de la Relatividad General; el mismo Albert Einstein recibió el resultado con reluctancia al comienzo y muchos otros, como Erwin Schrödinger, intentaron conciliar la idea de un universo estático con la teoría. Incluso, Einstein creyó por un momento haber logrado detener el universo en sus cuadernos de notas. Para lograrlo, el creador de la Relatividad había deformado su propia teoría introduciendo un nuevo término en sus célebres ecuaciones, el cual parecía hacer el trabajo. No obstante, rápidamente se advirtió que ese nuevo y extraño término, llamado “el término cosmológico”, no era de suficiente provecho y que, aunque lograba detener el universo ejerciendo una presión negativa, este terminaba desestabilizándose ante el menor aleteo de un mosquito y continuaba así su expansión (o su contracción.) ¿Debían entonces Einstein y sus contemporáneos aceptar la idea de un universo en movimiento?, ¿o acaso el universo se hallaba entonces en su inestable equilibrio gracias al término cosmológico que venía a corregir sus ecuaciones? Otra posibilidad, a la que no muchos parecían subscribir, era abandonar la Relatividad General como el marco teórico para describir el universo a gran escala. Afortunadamente no fue este último el camino que tomaron los físicos sino uno que, como sabemos hoy, resultaría más provechoso.
La observación y la expansión cósmica
Tan solo trece años después de la formulación de la Relatividad General, el astrónomo Edwin Hubble obtendría en 1929 –y dos antes que él, Georges Lemaître lo habría logrado también– la primera evidencia observacional de que, en efecto, el universo se movía y que lo hacía expandiéndose. Hubble observó que las estrellas distantes presentaban un tono más rojizo que el que se esperaba de ellas y que ese tinte inesperado de la luz que nos enviaban podía entenderse como signo de que dichas estrellas estaban alejándose de la Tierra, alejándose más rápidamente aquellas estrellas que más lejos se encontraban de nosotros. Era esa evidencia substancial de la expansión del universo. Además, las observaciones efectuadas por Hubble indicaban que la expansión cósmica se daba en todas direcciones de la misma manera y a la misma velocidad, una observación que inmediatamente invita a aclarar que esa isotropía no se debe a que seamos nosotros el centro del universo, como algún rezagado partícipe de la visión eclesiástica podría aventurar, sino a que el universo parece satisfacer aquellas hipótesis que Einstein había sugerido desde el comienzo: el universo es en todas partes y en todas direcciones similar, homogéneo e isótropo. Así, todo punto del cosmos es su centro y todo punto se separa de los otros de igual manera. El mismo Einstein tuvo acceso a las observaciones de Hubble y encontró la evidencia contundente. Las estrellas se alejan de nosotros y lo hacen con más velocidad conforme más lejos de nosotros se hallan. Fue entonces cuando advirtió que su teoría de la Relatividad General iba más lejos que sus propias convicciones y preconceptos: la Relatividad había predicho la mismísima expansión del universo antes de que esta hubiera sido observada en el telescopio.
El horizonte cosmológico
Es cuando pensamos que tuvo el universo un comienzo hace trece mil millones de años, cuando nos vemos ante la más radical noción de horizonte: si el tiempo nació allí, donde el tiempo nace, entonces, no tuvo tiempo la luz, que se propaga por el cosmos a una velocidad finita, de recorrerlo todo. Por lo tanto, solo nos llegan imágenes desde regiones no tan recónditas, siendo que los rincones más lejanos del universo no tuvieron tiempo aún de alcanzarnos. No podemos ver más allá de una región limitada, de unos cientos de cuatrillones de metros de distancia, y no es esto porque nuestra tecnología nos lo impida sino porque el universo mismo nos cela su secreto. El universo tiene menos de un trillón de segundos de vida y la luz solo tuvo ese tiempo para traernos imágenes desde remotas, pero no tan remotas, regiones. De cuanto más lejos esas fotografías nos vienen, más antiguas son las imágenes. Así, en cosmología, mirar a lo lejos equivale a mirar el pasado, a ver imágenes cansadas de estrellas que ya no existen.
El futuro del universo
Hoy sabemos más sobre la expansión cósmica que lo que Einstein y sus contemporáneos llegaron a imaginar. Las observaciones de los últimos diecisiete años nos convencen de que el universo no solo se expande, sino que lo hace de manera acelerada. Desafiando la imaginación de quienes a diario lo piensan, el universo se nos escapa. Y si no recolapsará el cosmos sobre sí mismo, si este seguirá expandiéndose por siempre, enfriándose, ¿qué será de su futuro?, ¿qué ocurrirá cuando las estrellas agoten el combustible nuclear que las hace brillar?, ¿qué ocurrirá cuando la coalescencia gravitatoria de las diferentes galaxias lleve a la materia estelar a apelmazarse? Estas preguntas sobre el futuro del universo ocupan también la mente de los cosmólogos, quienes ensayan respuestas que, aunque diversas, siempre contrastan con el pasado tumultuoso del universo temprano y caliente. Algunas especulaciones sugieren que, en el futuro remoto, grandes agujeros negros serán creados tras la coalescencia de astros y galaxias, y que esos gigantes oscuros y fríos terminarán radiando su masa al ritmo lento que Stephen Hawking predijo para tal fenómeno en la década de 1970. Otras especulaciones sobre el futuro del universo tienen en cuenta su expansión acelerada y predicen que esta expansión terminaría por alejar unas regiones del universo de otras hasta que ya no sea posible enviar luz de un lado al otro, y que el universo iría así desconectándose causalmente, desapareciendo tras el escurridizo concepto de “horizonte cosmológico”. Sea cual fuere el destino de nuestro universo en el futuro remoto, hay algo en lo que los cosmólogos parecen estar de acuerdo: muy probablemente será una muerte lenta, en un paisaje frío y solitario, en el que los libros de cosmología serán un testamento que no podrá contrastarse con la realidad. ¿Terminará, paradójicamente, la ciencia tomando el lugar de la religión?
Los autores agradecen y recomiendan el libro: Antimateria, Magia y Poesía, por José Edelstein y Andrés Gomberoff. Faltan el año de edición, la editorial y la ciudad para completar la referencia
Autores de fotografías:
Foto 1: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI).
Foto 2: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team.
Copyright fotos 1 y 2:
This file is in the public domain because it was solely created by NASA. NASA copyright policy states that “NASA material is not protected by copyright unless noted”.
Este archivo es de dominio público porque fue exclusivamente creado por la NASA. La política de copyright de la NASA afirma que “el material de la NASA no está protegido por derechos de autor a menos que se indique”.
Datos de los autores de la nota:
Cecilia Garraffo y Katja Poppenhaeger trabajan en Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA.
Gastón Giribet trabaja en la Université Libre de Bruxelles y en la Universidad de Buenos Aires.
Algo más sobre el trabajo de Cecilia Garraffo
Contacto: cgarraffo@cfa.harvard.edu
Nota de Redacción:
El título original de esta nota es «El hombre en el paisaje del cosmos», así la encontrarán publicada en la revista. Sin embargo, ahora que nos toca publicarla en este formato digital, en la página web, hemos decidido cambiar la palabra hombre por humanos. El uso de la palabra hombre como significante de la humanidad, tiene un velo sexista propio del lenguaje de otros tiempos. Es interesante ver en retrospectiva la producción escrita que muchas veces adquiere nuevas dimensiones por contextos históricos y sociales cambiantes.