¿De dónde venimos? ¿A dónde vamos?
Estas son las dos preguntas que los cosmólogos tratan de responder:
cuál es el origen del Universo y cuál es su destino final.
Hasta hace poco, el modelo de la Gran Explosión -el más aceptado por la
comunidad científica- explicaba que nuestro universo surgió de una
especie de huevo cósmico en el que todo era energía. El impulso
inicial hizo que el volumen del Universo fuese en constante aumento,
pero ¿hasta cuando? Los cosmólogos pensaban que habían tres
posibilidades: que la masa del universo no frenara nunca la fuerza de
expansión inicial, que la masa del universo fuese justo la crítica
para frenar la expansión, o que la masa del universo fuera tan grande
que no solo frenara la expansión, sino que hiciera colapsar a continuación
todo el Universo sobre sí mismo (Big Crunch).
Sin embargo, este modelo de explosión parece haber quedado
obsoleto. Hoy en día los cosmólogos barajan la posibilidad de que
algún tipo de energía oscura esté acelerando la expansión del
Universo, aceleración que se añadiría a la velocidad inicial de la
Gran Explosión. Esta energía oscura, también llamada energía de
vacío, es una fuerza opuesta a la del frenado que ejerce la
materia (oscura o visible). Por tanto, para que el Universo colapsara,
debería tener una mayor cantidad de materia con respecto al modelo
tradicional.
Catalogando galaxias con fibras ópticas.
Desgraciadamente, los cosmólogos no disponen de una balanza
cósmica donde colocar la masa del Universo y conocer su
peso. Pero disponen de otros métodos para conocer de forma
aproximada la densidad de materia (es decir, cuánta materia existe en
el Universo por unidad de volumen).
Un grupo internacional de astrofísicos han completado la catalogación
de 140 mil galaxias, aunque su objetivo final serán las 250 mil. El Catálogo de 2 Grados de
Campo (2dF, en inglés) utiliza un espectrógrafo instalado en el
Telescopio Anglo Australiano (Nueva Gales del Sur, Australia) para
medir el corrimiento al rojo de las galaxias. El
corrimiento
al rojo, tal y como descubrió Edwin Hubble a comienzos del siglo
XX, es proporcional a la distancia que nos separa de la galaxia.
El espectrógrafo del 2dF es un instrumento muy avanzado, ya que es
capaz de detectar automaticamente qué galaxias se están viendo por el
telescopio y situar en cada una de ellas un hilo de fibra óptica,
dirigiendo su luz hacia el espectrógrafo, que descompone la luz y
obtiene el arco iris de cada galaxia. El campo de visión del
espectrógrafo es de 2°, de lado, unas cuatro veces el diámetro de
la luna llena. En una noche completa, con esta técnica, se puede
analizar la luz de 3000 galaxias.
Pesando el Universo
Con la posición de estas 140 mil galaxias, el equipo de astrofísicos
han obtenido un mapa de la distribución de galaxias y así han medido
qué proporción del contenido del Univero es materia. Para ello, han
echado mano de las observaciones del fondo cósmico de microondas
realizadas por el experimento
Boomerang.
Los astrónomos han comparado el tamaño de los supercúmulos de las
galaxias con el tamaño de las fluctuaciones de temperatura del fondo
cósmico de microondas (que mide diferencias de densidad cuando el
universo tenía unos 300 mil años de edad). El crecimiento requerido en
la estructura para que sea igual a la agrupación que vemos hoy en día,
implica un universo de geometría plana con el 35% de su energía en
forma de materia y el otro 65% en forma de energía de vacío. Según
explica el Profesor Glazebrook «el Catálogo de Corrimiento al Rojo
Galácticos 2dF muestra que la cantidad de materia en el Universo es
baja para causar la geometría plana. El déficit debe ser compensado por
lo que se conoce como energía de vacío».
Adicionalmente, se ha medido la densidad de materia por un segundo
método: observando cómo se mueven las galaxias bajo la influencia de
la gravedad. El corrimiento al rojo de la luz que nos llega de las
galaxias, es principalmente debido a su velocidad de alejamiento
debido a la expansión del Universo. Pero el corrimiento particular de
cada galaxia varía debido a la atracción que sufre por las galaxias y
cúmulos cercanos. Realizando un análisis estadístico de estas
fluctuaciones particulares del corrimiento al rojo con el Catálogo
2dF, el equipo internacional de astrofísicos han inferido que en
pequeñas escalas, las galaxias se orbitan mutuamente en grupos y
cúmulos. A grandes escalas, en cambio, todas las galaxias parecen
estar cayendo en las concentraciones de materia. La medida de esta
caída está directamente relacionada con la cantidad de materia en el
Universo. Los resultados obtenidos están de acuerdo con predicciones
realizadas por los modelos cosmológicos.