Expansión del Universo es Nobel

Einstein decía que “lo más incomprensible del universo es que sea comprensible”. Esa perturbadora sensación de asombro e incredulidad es la que deben haber sentido Saul Perlmutter, Adam Riess y Brian Schmidt cuando -al contrario de lo que esperaban- sus observaciones les indicaron que el universo se está expandiendo cada vez más rápido.

La Academia Sueca de Ciencias anunció ayer que los tres cosmólogos norteamericanos recibirán por estos hallazgos el Premio Nobel de Física de este año.

Los trabajos publicados en 1998 por el Supernova Cosmology Project Team , liderado por Perlmutter en la Universidad de California en Berkeley, y el High Z Supernova Search Team , conducido por Schmidt en la Universidad Nacional de Australia en Weston Creek, cuyo primer autor fue Riess, de la Universidad Johns Hopkins, abrieron un nuevo capítulo de la cosmología y pusieron en tela de juicio las bases mismas de la física: a partir del estudio de la luz de estrellas en explosión en los confines del universo visible, los científicos llegaron a la conclusión de que una fuerza luego llamada energía oscura, cuya naturaleza todavía no se entiende y que surgiría de la nada, contrarresta la gravedad y conduce al universo hacia la disgregación.

“Estoy totalmente sorprendido por el premio, y también nos asombramos por los resultados de nuestro estudio”, dijo Schmidt, de 44 años, a las agencias de noticias.

“Al principio creímos que era un error”, coincidió Riess, que en el momento del descubrimiento tenía menos de 30. Ambos compartirán la mitad del premio de 1.400.000 dólares. La otra mitad será para Perlmutter, de 52.

Ambos grupos intentaban medir cómo se estaba desacelerando la expansión del universo (probada por Hubble en los años veinte) luego de su flamígero nacimiento con un Big Bang, hace 13.700 millones de años.

“Esa era la opinión general, simplemente porque la gravedad es atractiva. Entonces, si el universo se está expandiendo y todas las cosas se atraen entre sí, esa expansión debería ir desacelerándose -explica el físico argentino Matías Zaldarriaga, que trabaja en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (donde también enseñó Einstein cuando se mudó a los Estados Unidos)-. Pero aparentemente el cosmos está lleno de algo que en principio podría ser una propiedad del vacío (que de acuerdo con la física cuántica nunca está totalmente vacío), y que sería lo que acelera su expansión.”
Un argentino en el equipo

“Básicamente, encontramos que el universo se expande hoy más rápido que en la época en que nació el sistema solar, y que los objetos se alejan a una velocidad proporcional a su distancia; es decir, que cuanto más lejos están, más rápido se alejan”, explica el astrofísico argentino nacido en San Nicolás, hoy profesor de la Universidad Católica de Santiago de Chile, Alejandro Clocchiatti, que es también uno de los 51 científicos que firman los trabajos premiados con el Nobel.

Para realizar sus mediciones, los investigadores decidieron utilizar como patrón un tipo especial de supernovas que técnicamente se llaman “1a”. Son explosiones de estrellas “enanas blancas”, con la masa del Sol, pero el tamaño de la Tierra, que durante unas semanas pueden emitir tanta luz como una galaxia entera y tienen el mismo brillo cuando están en su máximo.

La investigación, aparentemente sencilla, fue en realidad todo un desafío. En el universo visible se producen alrededor de diez de estas supernovas por minuto. Pero el universo es inmenso, y en una galaxia típica sólo ocurren una o dos de estas supernovas por milenio. Además, había que detectarlas en las semanas en que mantienen su máximo brillo.

El estudio era además de enorme complejidad logística, porque requería gran cantidad de tiempo en los mejores telescopios del mundo y el análisis de montañas de datos que ningún software de la época era tan inteligente como para procesar. Finalmente, localizaron unas 50.

“Ellos compararon dos propiedades de la luz [que llegaba desde esas explosiones estelares] -explica Zaldarriaga-: por un lado el «corrimiento al rojo», que es un efecto de la velocidad a la que se mueven, y la intensidad. Usando supernovas que están cada vez más lejos, pudieron medir la velocidad en distintos momentos y comparar las supernovas que están muy distantes con otras más cercanas.”

Lo que encontraron los descolocó: el universo no se desacelera ni mucho ni poco, sino que se acelera. Según explica Clocchiatti, teniendo en cuenta que fuerza es igual a masa por aceleración, si hay una aceleración y hay una masa, quiere decir que hay una fuerza. ¿Pero qué es?

Según las hipótesis actuales, esta fuerza sería la energía oscura, que formaría el 75% del universo, algo así como una nueva versión de la “constante cosmológica” que Einstein introdujo en su Teoría General de la Relatividad para equilibrar la fuerza de gravedad.
De aquí a la eternidad

“El quería un universo que fuera eterno y siempre igual, en el que la fuerza atractiva de la materia común se contrapusiera con la expansiva -explica Zaldarriaga-. Hoy creemos que después del Big Bang vino una época de inflación y luego el período dominado por la materia: luz, átomos, etc. Hasta estos descubrimientos, todos pensaban que como el cosmos estaba lleno de partículas comunes, se iba desacelerando. Pero resultó que no. Y desde entonces esto fue medido con mucha precisión por otros métodos.”

Para los astrónomos, además de la energía oscura, el universo está formado en un 20% por materia oscura (aún no detectada), y el 5% lo componen los átomos comunes que se ven en los laboratorios.

“De modo que no tenemos idea de qué es el 95% del cosmos -bromea Zaldarriaga-. Estos hallazgos cambiaron totalmente la cosmología y nos dejaron más problemas que soluciones. Sus implicancias son enormes.”

Una de ellas plantea que cada vez veremos porciones más pequeñas del cosmos. Los astrónomos vaticinan que, según estas observaciones y si todo sigue como hoy, el universo se encamina hacia un destino de hielo.

“Llegará un momento en el que los objetos más lejanos se van a ir separando cada vez más rápido, hasta llegar a velocidades mayores que la de la luz -afirma Clocchiatti-. Sólo quedarán dentro de nuestro universo visible los objetos ligados a nosotros gravitatoriamente, nuestro vecindario cósmico. Seremos una isla en el espacio.”.