¿Cómo surgió el universo?
“Universo es el
nombre del tema, del asunto para cuya investigación ha nacido la filosofía”.[1]
Así ha dicho José Ortega y Gasset. Una de las preguntas más importantes que se
ha hecho el hombre, es sobre el origen del todo, el surgimiento del universo.
Primero que nada, hay que aclarar que el universo podría definirse como el
conjunto de todo lo que existe. Dijo el ya
mencionado filósofo español que entendía formalmente al universo como “todo
cuanto hay”.[2] Esto
acarrea, según él, los siguientes problemas: no sabemos realmente que será todo
eso que hay, no sabemos si todo eso que
hay es un todo o diversos todos (entendiendo si hay comunicación y unidad entre
esos posibles multiversos), y si realmente podremos conocer al universo.
También es
definido como “el compendio de energía, espacio, materia y tiempo”.[3]
Efectivamente: abarca a toda la materia, a toda la energía, a todo el espacio y
todo el tiempo.
Materia es todo lo que posee masa y es afectado por la fuerza de
gravedad. También se puede decir que la
materia es todo aquello que se extiende en una región del espacio, que posee
energía y está sujeto a cambios en el tiempo.[4]
La materia se presenta en los siguientes estados: sólido, líquido, gaseoso y
plasma. Dentro de la materia operan unas fuerzas internas: la fuerza nuclear fuerte
(es la que gobierna a los quarks), la fuerza residual fuerte (es la que
mantiene unidos a los protones con los neutrones), el electromagnetismo (hace
que el electrón gire alrededor del núcleo) y la fuerza nuclear débil (es la que
controla el decaimiento de la radiación y algunas interacciones entre las
partículas subatómicas). La fuerza
externa de la materia es la gravedad. Desde una perspectiva filosófica, para S.
Meliujin la materia es “toda realidad objetiva que nos rodea, es decir, que
existe fuera e independientemente de nuestra conciencia”.[5]
Se presenta en objetos y sistemas que agrupa en tres categorías: 1) los objetos
de la naturaleza inanimada, 2) los objetos y sistemas de la naturaleza viva, 3)
los objetos y sistemas de la sociedad humana.
En el primer grupo están las partículas elementales, las partículas atómicas,
los átomos y moléculas, los cuerpos inertes macroscópicos y los sistemas
cósmicos. En el segundo grupo están los seres vivos y sistemas biológicos, y en
el tercero están las personas y las sociedades.
La materia tiene propiedades generales y específicas. Las primeras son
tales como: la extensión, masa, volumen, peso, divisibilidad, elasticidad, compresibilidad,
porosidad, la impenetrabilidad, inercia. La materia está constituida por
estructura básicas llamadas átomos. Éstos además de ser sumamente pequeños.
Nadie los ha visto. Lo más cercano a ver
un átomo está en la foto tomada por los investigadores del Instituto Federico
Fermi de la Universidad de Chicago que tomaron una foto a través de un
microscopio electrónico a una cadena de átomos de torio en la década de los
setenta. Luego, a mediados de los ochenta, se tomó con otro microscopio con
otra tecnología, denominada de efecto de túnel, IBM tomó en el Almaden
Laboratory una fotografía de 48 átomos de hierro alineados en forma de anillo.[6]
Sólo se tienen modelos de ellos.
En general podemos llamar a la postura que sostiene que la sustancia de
todos los fenómenos naturales es la materia como materialismo.
La
energía es, en cambio, la capacidad que tiene la materia de realizar un
trabajo, es decir, de producir cambios en un mismo u otro cuerpo.[7]
Parece que la energía es una metáfora
que utilizamos para explicar los cambios que la materia ocasiona en sí misma. De
ahí que filosóficamente la defina S. Meliujin como “la medida cuantitativa del
movimiento, que caracteriza la capacidad de sistema material de efectuar
transformaciones internas y realizar un trabajo determinado”.[8]
Naturalmente
se manifiesta en radiación, que es la manifestación de fenómenos físicos
variados que se caracterizan por el transporte de energía, ya sea por el flujo
de partículas atómicas o subatómicas (energía corpuscular) o sea por el flujo
de ondas (radiación electromagnética).[9]
A la postura filosófico que sostiene que
la energía es la sustancia de todos los fenómenos se le llama energetismo.
No obstante para S. Meliujin es una postura insostenible en tanto que la
energía no puede subsistir por sí misma y requiere de la materia.[10]
Por cierto, según Meliujin el desarrollo de nuestros conceptos sobre la
materia – y podríamos decir que indirectamente sobre la energía- están ligados
a nuestra comprensión de las variaciones que encontramos en el espacio y en el
tiempo.[11] Sin embargo, quizá podríamos pensar que los
objetos materiales son más inmediatos a nuestra experiencia en un principio que
las nociones de espacio y tiempo. Sea de una u otra forma, nuestra visión de la
materia y la energía está ligada estrechamente a la concepción que tenemos del
espacio y del tiempo. Quizá espacio y tiempo surjan -epistemológicamente
hablando- de la observación de los movimientos de la materia. El espacio y el
tiempo son dos marcos de referencia que están en nuestra experiencia, pero que,
al parecer, son afectados por las cosas. El espacio se refiere la distancia que
hay entre las cosas; el tiempo al transcurso medible de los sucesos que les
ocurren a las cosas. De ellos hablaré
más adelante.
Características del universo
Se especula que el universo no es infinito, en cambio, sí enorme con una
magnitud desconocida.[12]
Se parte de la premisa de que no existe una cantidad infinita de materia y
energía, sino que ésta última es limitada y tuvo su origen con el big bang. También se podría suponer a partir de la
teoría de la relatividad para que el universo se curva. De ello no se puede
concluir que tenga una forma de elipse, círculo o alguna otra figura con
curvas. Del universo que se puede observar se puede decir que es homogéneo, sin
curvatura visible, acéntrico, homogéneo y, en una palabra, isotrópico (sus propiedades
físicas no dependen de la dirección desde donde son examinadas).[13]
La isotropía sería el principio cosmológico que aceptan los astrónomos, asumen
que el universo es como dije, homogéneo e isotrópico. Dicho principio fue
postulado por el filósofo Giordano Bruno.[14]
En la actualidad se sabe que, aunque por la teoría de la relatividad, el
universo debe curvarse, resulta que estamos en una burbuja de homogeneidad de
mayor tamaño que el horizonte relativista, su curvatura es casi nula debido a
la expansión tan poderosa que tuvo al surgir.[15]
Los problemas científicos y filosóficos en torno al universo
Ciertamente que a veces no es fácil distinguir el límite en un problema
entre lo filosófico y lo científico. Cuando la pregunta es profunda y altamente
significativa para la vida del hombre, podemos decir que es filosófica, cuando
la pregunta es técnica es más bien científica. A veces en la misma pregunta
concluyen lo científico y lo filosófico.
Igualmente, las respuestas pueden ser técnicas, científicas, basadas en
evidencias, o bien filosóficas, basadas en suposiciones, intuiciones,
argumentos. En algunas respuestas también se mezclan lo científico y lo
filosófico. De acuerdo con Eduardo Battaner López las preguntas científicas más
importantes en torno al cosmos que hoy podemos enlistar (sin agotar todas) son:
1) por qué el universo es homogéneo e isótropo, 2) cómo se expande el universo,
3) cuál es la historia del universo, 4) qué son la materia oscura y la energía
oscura, 5) cuál es la composición química del universo, 5) cuál es su
estructura a gran escala, 6) por qué el universo tiene vida.[16]
DE acuerdo con S. Meliujin los
problemas filosóficos que lanza la física contemporánea se pueden sintetizar en
estos puntos: cuál es la estructura de la materia, la unidad del mundo (a través de sus leyes y
fenómenos), la dialéctica del micromundo (cómo opera el mundo a nivel
microscópico, la relación que hay entre campos y partículas, la continuidad y
discontinuidad de la materia, la correlación entre lo simple y lo complejo, las
posibilidades y la realidad, la estructura y elementos del átomo, la unidad y
diversidad del micromundo), la doctrina del espacio-tiempo, y la dialéctica que
hay de la unidad del mundo y las diversas leyes que lo explican.[17]
Un problema epistemológico que podríamos plantear es el del isomofismo que hay
entre los modelos de explicación científica y aquello que llamamos realidad.
Dicho de otra manera, es interesante que nuestros modelos de qué es la
naturaleza van permitiendo manipularla y predecirla. También se encuentra en la
aplicabilidad de nuestros principios y reglas lógicas a la realidad. Esto
supone que comparte una misma forma. Y un asunto metafísico que podríamos
pensar es el de la existencia de Dios y un plan divino para la naturaleza o no.
Las cuatro fuerzas del universo
Hace rato mencioné la existencia de cuatro fuerzas del universo, cuatro
que rigen a la materia. También son llamadas interacciones fundamentales.
Igualmente se asocian estas fuerzas o interacciones con leyes. Una ley de la
naturaleza es “una proposición científica que afirma una relación constante
entre dos variables o factores”.[18]
Dichas fuerzas se expresan en leyes. S. Meliujin dice que hay tres tipos de
leyes del mundo material: las universales, las generales (para un número grande
de fenómenos) y las parciales o específicas (para fenómenos concretos o formas
especiales de la materia).[19]
Estas fuerzas parece que operan como leyes generales. Es decir, explican
una gran cantidad de fenómenos. Se está en la búsqueda de una ley universal que
explique, que unifique estas cuatro fuerzas.
Las explicaré brevemente.
La gravedad
Empezaré con la más familiar: la gravedad. Es la fuerza que hace que los
objetos se atraigan entre sí.[20]
La distancia la afecta. Entre más cercanos los cuerpos, mayor es su acción. Comenta Shahen Hagyan que la gravedad es una
propiedad de la materia, ha permanecido invariable desde que se constituyó el
universo.[21] Se
observa viendo las cosas caer. Obviamente la fuerza de gravedad puede ser
“vencida” en el sentido de que se puede lograr sacar un objeto del campo
gravitatorio de otro usando una fuerza muy potente que lo permita. Pero jamás
podrá evadir regirse por la gravedad. También observamos este fenómeno en la
gravitación de los astros. Es el cemento del universo, ya que permite que las
partes de un planeta o una estrella estén unidas, hace que los planetas giren
alrededor del Sol.[22]
Aristóteles fue uno de los primeros en explicarla. Él creía que la Tierra
era el centro del universo y que la naturaleza de una cosa era la que hacía se
acercara a ese centro con mayor o menor intensidad. Asumía que las cosas
estaban hechas de una mezcla de algunos de los cuatro elementos: agua, aire,
tierra y fuego. El agua y la tierra eran
atraídos hacia la Tierra, mientras que el aire y el fuego tendían a elevarse.
La proporción de estos elementos determinaría o no la caída de los objetos y su
rapidez. Eso también sugería que un objeto con mayor masa caería más rápido que
un de menor. Dicha teoría dominó en Occidente hasta el siglo XVII hasta que
Galileo Galilei la desmintió. Luego, la ideo moderna que expresó la gravedad
como una fuerza atractiva invisible entre dos masas fue producto de las
investigaciones de Isaac Newton.[23]
La teoría de Newton permitía predecir
los movimientos de los planetas. Sólo algunas situaciones no quedaban
explicadas, como la órbita de Mercurio. No alcanzaba a explicar algunas órbitas
extremas. Bueno, tal problema fue corregido por Albert Einstein. Para él la
gravedad era entendida como una deformación del espacio-tiempo producido por la
presencia de la masa de un objeto. El
espacio y el tiempo están en conexión. No son independientes el uno del otro. Pertenecen a un continuo llamado tejido
espacio-temporal. Este tejido se deforma con la presencia de la masa. En otras
palabras, la gravedad no sólo modifica el trayecto de un cuerpo, sino también
el ritmo con el que el tiempo transcurre para él.[24]
El electromagnetismo
Otra fuerza que captamos en nuestra vida cotidiana de la naturaleza es el
electromagnetismo. Es la interacción que hay entre las partículas cargadas
eléctrica y magnéticamente que intercambian electrones.[25]
Hay dos fenómenos que abarca: la electricidad y el magnetismo. Ambos generan campos de fuerza. Un campo es
una región donde actúa un agente físico determinado. En este caso hablamos de
un campo eléctrico y de un campo magnético. En ambos casos operan las cargas
eléctricas que tienen los átomos. Las cargas son o positiva o negativa. La ley
de Coulomb dice que existen solamente dos cargas y ya (la positiva y la
negativa). Ellas ejercen una fuerza entre sí de manera que siempre se dirigen
la una a la otra por el camino más corto. Cuanto mayor sea la carga eléctrica,
mayor es su fuerza, es decir son proporcionales al producto de las cargas e
inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que tienen esas cargas.
Dos cargas opuestas se atraen, dos cargas iguales se repelen. En el caso del
átomo el electrón tiene carga positiva y el electrón, negativa. Así que el
electromagnetismo también podemos entenderlo como la fuerza que une a los
electrones con el núcleo.[26]
Las cargas eléctricas pueden estar en
reposo (electroestática) o en movimiento (electrodinámica). Cuando están en movimiento ellas generan una
corriente eléctrica. Ésta puede ser más o menos intensa. Su grado de intensidad
se mide en amperios. La corriente eléctrica se transmite por un conductor y es
bloqueada por un aislador. Sus líneas de fuerza se identifican con el conductor.
Lo recorren sea la forma que tenga.
El magnetismo es la propiedad que tiene un cuerpo (imán) de atraer al
hierro o, al acero u a otros metales con menor fuerza (el aluminio) o de
repeler otras sustancias como el bismuto. El campo magnético es la región del
espacio donde se manifiestan las propiedades magnéticas. Sus líneas de fuerza
se dan de manera cerrada. El imán tiene dos polos (el norte y el sur).
Vemos los rayos del cielo y el magnetismo de los imanes. Incluso
artificialmente generamos electricidad y ondas electromagnéticas que nos
permiten las comunicaciones.
Antiguamente consideraban a la electricidad y al magnetismo como dos
fenómenos separados, hasta que la humanidad se dio cuenta de que eran uno
mismo.
El magnetismo había sido explicado por Tales de Mileto y por Lucrecio.
Tales de Mileto habló de un alma que había en las cosas. Se refería a la
electrostática al frotar una franela y generar una atracción con ella. También
los griegos habían descubierto una piedra ferrosa que llamaron magnesia.
También fue llamada calamita. Ésta tenía la propiedad de atraer al hierro.
Hipócrates le atribuyó propiedades curativas. Lucrecio pensó que las piedras
magnéticas emanaban un efluvio que separaba el aire que había entre la roca y
el hierro, generando un espacio vacío y hacía que las cosas se movieran hacia
adelante. Petrus Magnus observó que siempre las piedras magnéticas apuntaban
hacia el mismo lugar si se les ponía en suspensión. En el siglo XVI la explicación de Lucrecio fue
puesta en duda por William Gilbert. Mostró que no se generaba un vacío. Criticó
que sólo se repetía la tradición sobre ese fenómeno sin experimentar. Además,
asumió que tales piedras apuntaban siempre al Norte, así que pensó que la
Tierra tenía un alma magnética.[27]
En el siglo XVII los fenómenos eléctricos y magnéticos llamaban la
atención de la gente en general. Algunos
inventores generaban electricidad estática, como Otto Von Guericke quien tenía
un aparato con una bola de azufre con montada sobre un eje que generaba
estática cuando se frotaba. El profesor
Micchenbroek creó un condensador de energía que se ha llamado botella de Leyden
(la ciudad del profesor). Consiste en una botella de vidrio rodeada de una
lámina metálica que tenía un alambre en el cuello que fue sometida a un campo
eléctrico que transfirió su electricidad a la botella. Se especuló sobre si
había dos tipos de electricidad: una atractiva y la otra repelente. Charles
Francois de Cisternay Du Fay propuso que sí. Benjamín Franklin propuso que solo
había un fluido eléctrico único. Ewald Georg Kleist trató de almacenar el
fluido eléctrico. Creó un aparato que le soltó una descarga eléctrica. Louis Guillame Le Monnier hizo un experimento
en el que vio que la electricidad se podía transmitir por los cuerpos. Y
electrocutó a 149 cortesanos con una descarga estando todos ellos en círculo.
El primer paso para una explicación científica del electromagnetismo lo
dio John Dalton, quien creían que la materia estaba compuesta de trozos
indivisibles y minúsculos que los llamó átomos.
J.J. Thomson se dio cuenta que los campos magnéticos reaccionaba ante la
descarga de electricidad. Se dio cuenta que los átomos tenían una carga
eléctrica. Unos positiva y otras negativas.
A la parte del átomo con carga negativa la bautizó como electrón. Después Ernst Rutherford descubrió que existía
un núcleo atómico con carga positiva. Niels Bohr estableció un modelo en el que
el núcleo y los electrones tenían una organización en la que los electrones
orbitaban alrededor del núcleo que contenía dos partículas: el neutrón (neutro
eléctricamente) y el protón (positivo eléctricamente), como un sistema solar
miniatura. Tal modelo fue después sustituido por la mecánica cuántica. Cabe
mencionar que Rutherford ya había deducido anteriormente la existencia del
neutrón.
Pero, la demostración de que la energía eléctrica y magnética son un
mismo fenómeno le correspondió a Michael Faraday y a James Clerk Maxwell a
partir de un fortuito descubrimiento. La relación que había entre electricidad
y magnetismo se descubrió por un accidente. El 21 de abril de 1820, cuando el
físico Christian Orsted estaba preparando un experimento para sus clases, se
dio cuenta que al conectar un circuito a su batería el agua de una brújula que
estaba cerca de uno de los cables, se desviaba del norte magnético. Se dio
cuenta de que una corriente eléctrica generaba un campo magnético. Es más,
desde el punto de vista de la teoría de la relatividad especial de Einstein, un
campo magnético generado por una corriente eléctrica en realidad en un campo
eléctrico. Y resulta que el magnetismo natural es un fenómeno en el que también
los electrones del objeto manifiestan sus propiedades eléctricas. De hecho, los motores eléctricos funcionan con
un imán que se conecta a una espiral de cables que al rotar con rapidez
estimula la circulación de electrones y la generación de electricidad. Faraday
descubrió que la variación del influjo magnético de un imán sobre sobre un
circuito generaba corriente eléctrica.
También se dieron cuenta que cuando tienes corriente eléctrica alterna
(que va de un punto al otro del circuito indistintamente) y su longitud de onda
es comparable a las dimensiones físicas del circuito que la transmite una parte
de la energía escapa en forma de radiación.[28] Se convierte en ondas electromagnéticas.
Tales ondas, como la luz, pueden viajar en el espacio sin ningún medio material
y viajan a esa misma velocidad (la de luz). Ellas fueron postuladas
teóricamente por James Clerk Maxwell y demostradas experimentalmente por
Heinrich Hertz. Esas ondas son una mezcla de una onda eléctrica que genera una
onda magnética, la cual a su vez genera otra onda eléctrica que así generará
otra onda magnética y así sucesivamente.
Cabe mencionar que el electromagnetismo no se reduce al fenómeno de la
luz. Tampoco todo fenómeno electromagnético genera una onda electromagnética.
Las ondas electromagnéticas son cierto tipo de campos electromagnéticos
variables que trasladan a través del espacio energía de un lugar a otro. Aunque
se dan naturalmente con la luz visible y la radiación térmica, también se
pueden producir artificialmente. Tienen un espectro que varía en: ondas de
radio, microondas, el infrarrojo, luz visible, luz ultravioleta, rayos X y
rayos gamma.
Las fuerzas nucleares
Cuando los físicos se percataron de que la estructura del átomo era más
compleja, que el electrón se comportaba como una onda en el espacio en el que
se mueve en torno al núcleo y no como un planeta orbitando en torno a un Sol es
que tuvieron que explicar la fuerzas que mantienen unidas a las partículas
subatómicas. Una de esas fuerzas se llama
nuclear fuerte. Se sabía que el electrón tenía una carga negativa y el protón
una carga positiva. Pero había que explicar por qué un núcleo con varios
protones mantenía juntos a éstos sin que ellos se repelieran pese a tener la
misma carga. El camino que llevó a la solución de este problema, en parte, fue
el descubrimiento de los quarks: seis tipos de partículas que componen a los
protones y a los electrones. Sus nombres son: arriba, cima, encanto, extraño,
fondo y abajo. La carga eléctrica de los
quarks es lo que hace que estos se puedan unir para dar partículas más
grandes. Su carga eléctrica no era
completa, sino fraccional. Esas cargas fraccionales provocaban una partícula
con una carga eléctrica entera o neutra (provocada por la suma de las fracciones).
No obstante, la fuerza que mantiene unidos a los núcleos no es una fuerza
eléctrica, sino una propiedad que le llaman “carga de color”. Se dieron cuenta
que había quarks de un mismo tipo componiendo alguna partícula (dos quarks
arriba y un quark abajo que componen un protón). El principio de exclusión de Pauli impide que
dos partículas con los mismos parámetros sean parte de un mismo sistema.[29]
Esto se resolvió encontrando una propiedad distinta a la que se le llamó
“color”. Dos quarks iguales se pueden unir siempre y cuando sean de distinto
color. Los quarks se unen entre sí por la fuerza de color, que es muy intensa a
cortas distancias y se sobrepone a la repulsión eléctrica. También es llamada fuerza nuclear fuerte. Ésta
también hace que se atraigan no sólo los quarks de un núcleo sino los quarks
cercanos de otros núcleos. Se complementa con la fuerza nuclear débil, que es
aquella que permite que las partículas subatómicas se transformen en distintos
tipos y se aceleren. La fuerza nuclear débil permite que los quarks puedan
cambiar de sabor a través de la interacción con una partícula llamada bosones W
(que pueden tener carga positiva o negativa). El cambio de sabor de un quark
dentro de una partícula hace que toda la partícula se transforme.
El espacio
El espacio es un tema abordado desde que surgió la Filosofía Griega.
Surgió en el seno del debate de lo lleno y lo vacío y tomó varios rumbos. La
palabra espacio tiene muchos significados. La RAE registra 14. De ellos, el que
concierne para esta reflexión se refiere a “la extensión que contiene a toda la
materia existente”.[30]
Esto hace pensar en la definición más precisa que dan Walter Brugger y Härald
Schondorf de éste, que: “es una estructura homogénea que constituye el medio y
la posibilidad de la extensión (simultánea), y con ello, de la coexistencia de
partes de figuras materiales”.[31]
Una estructura hueca homogénea es difícil de pensar. Podríamos pensar el
espacio sin materia e identificarlo e identificarlo el vacío. Los atomistas lo
postularon justamente como un vacío que era llenado por átomos. En este sentido
sería un receptáculo infinito y anterior a las cosas; o si no se entiende como infinito
se puede entender como finito. Estrabón de Lámpsaco concebía espacio como la
totalidad del cuerpo cósmico.[32]
La concepción aristotélica consideró al
espacio como al agregado de todos los lugares de las cosas que está en universo
finito. Dicho con más sencillez, el espacio es el límite inmóvil que abarca a
un cuerpo. Donde no hay cuerpos, no hay espacio. Esta visión se impuso
históricamente y duró hasta el Renacimiento. Entonces el Neoplatonismo y la
revolución copernicana resucitaron la visión atomista del universo con un
espacio infinito y homogéneo.[33]
Newton heredó esa visión, pero no está
claro si entendía al espacio como una realidad o como una definición operativa
(así lo cuenta Ferrater Mora). Einstein, sin duda, entendió al espacio como una
dimensión propia de la realidad.
Según Ferrater Mora, desde la geometría euclidiana, al espacio se le
suele atribuir las siguientes propiedades: homogéneo, isotrópico (tiene las
mismas propiedades en todas las direcciones), continuo, ilimitado, tridimensional,
homoidal (que una figura pueda ser la matriz de un número infinito de figuras
iguales, pero a diferente escala). Al
final, hoy en día se llega a pensar también al espacio como curvo, limitado o
en varias dimensiones más. El diccionario de Filosofía de Cambridge señala que las dimensiones del espacio
dependen del número de magnitudes variables que se necesiten para la
localización de un objeto en su plano.[34]
También se puede entender como una propiedad esencial de los seres. Al
tener objetos materiales, la percepción del espacio les designa un lugar, una
cercanía o una lejanía, una extensión, una orientación. Parece que es una
relación que sirve para ordenar a las coexistencias (así la entendió Leibniz)
y, además, un espacio vivido, no sólo abstracto. Así que la otra posibilidad
como una categoría que inventa la mente para organizar su experiencia de la
realidad. Para Emanuel Kant dicha categoría es a priori (condición de
posibilidad de los fenómenos a manera de intuición), para Locke es una idea
empírica. Esto nos muestra dos dimensiones categoriales del espacio que
Francisco Suárez ya había separado: el espacio real y el mental, uno el de las
cosas, el otro el que la mente pone. Ferrater Mora habla de un espacio
psicológico y otro físico; o bien, si se prefiere, de uno objetivo y el otro
subjetivo. Parece que ambas caras del espacio se dan en el fenómeno. La
pregunta es si son armonizables o compatibles ambas dimensiones. Ferrater
considera que en el caso de pensar que son incompatibles sólo nos queda admitir
que son dos modos distintos de tratar la noción de espacio, o por el contrario,
al ser compatibles son dos conceptos-límites con su orientación y conjunto de
conceptos propios, pero que se refieren a un solo y mismo espacio. Esto también
implica que el espacio físico permite a los vivientes asociarse con él y
experimentarlo de distintas maneras.
Según Nicola Abbagnano la problemática filosófica en torno al espacio
puede reducirse tres asuntos: el problema de su naturaleza, de su realidad y de
su medición. Respecta a su naturaleza se puede entender como lugar (como
posición entre los demás cuerpos), como continente de todos los objetos o como
campo de los fenómenos físicos. El problema de la realidad del espacio es
conceptualizado en tres soluciones: entender al espacio como algo físico, como
algo subjetivo o como algo indistinto a la cuestión epistemológica de su
realidad o irrealidad. El problema de la estructura métrica del espacio tiene
que ver con el establecimiento de las distintas geometrías y su validez.[35]
Tiempo
El tiempo es otra categoría complicada de nuestro universo. Se puede
entender de muchas formas. Se suele
diferenciar del espacio como un hecho que se distingue de las tres dimensiones
del primero. Sería una dimensión del cambio.[36]
Una es la que dicen Walter Brugger y Harald Schöndorf: “es la sucesión de lo
que va siendo distinto por el cambio de lugar, el cambio cuantitativo y
cualitativo, así como el aparecer y desaparecer de cuerpos y seres vivos
(incluyendo también situaciones y fenómenos referidos a personas)”.[37]
El tiempo implica el ser, el no-ser, el cambio, la simultaneidad y la sucesión.
Para los estoicos implicó intervalo y velocidad. En un sentido más amplio podemos
decir que implica al movimiento. Por eso es que los físicos suelen entenderlo
como una variable matemática del cambio que apreciamos en los fenómenos
naturales.[38] Él
es un movimiento que puede ser interpretado bajo una concepción lineal, pero
puede entenderse de una manera circular (como era en la antigüedad) o de una
forma compleja como hacen la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. También puede ser entendido como un tiempo
continuo (una sucesión de instantes infinita que tiene una inagotable
composición de partículas temporales indivisibles) o bien como tiempo discreto
(una sucesión limitada acotada por un sistema concreto de medición). Se puede entender como un tiempo absoluto
(como una relación de sucesión y simultaneidad de eventos independiente de
mediciones) o puede ser entendido como relativo, en el que la métrica y el
tiempo van de la mano y el tiempo depende solamente de la estructura de las
relaciones entre los eventos. En el tiempo absoluto el tiempo está por encima
de los eventos. Se suele señalar que Newton tenía una visión absoluta del
tiempo, mientras que Einstein la tuvo relativa.
También se puede hablar del tiempo vivido. En este contexto se le suele
asignar una tridimensionalidad de presente-pasado-futuro, existiendo una
conexión entre el tiempo y la psique. Conecta con la memoria, la conciencia y
las intenciones. Incluso El sentido
griego de la palabra tiempo aión y crónos apunta hacia allá. Aión significaba duración de la vida o
destino. En cambio, crónos se
refería a la duración del tiempo como tal. Están entonces el tiempo psicológico
y el tiempo real. El tiempo real se caracteriza por ser irreversible. No puede
avanzar en varias direcciones reversibles; es decir, el tiempo siempre marcha
hacia adelante: del pasado al futuro. Por eso, Arthur Eddington habló en 1923
de la “flecha del tiempo” en la Universidad de Edimburgo.[39]
En cambio, el tiempo psicológico, nos lleva a la disyuntiva si el tiempo es un
concepto empírico o más bien una forma a priori de organizar nuestra
experiencia. También nos lleva a entenderlo como una estructura que pertenece a
cada vivencia particular que es la de la temporalidad (de la conciencia) o como
la estructura fundamental del ser del hombre. El tiempo es posibilidad y
proyección. Hay un tiempo auténtico (la posibilidad privilegiada de ser de la
libertad) y el inauténtico (dado por la imposibilidad de elegir).
Esa duración fue entendida como infinita. Por consecuencia fue asociada
por la eternidad. En Platón y
Aristóteles encontramos una perspectiva así. La visión cristiana del tiempo
puso un límite al tiempo a partir de la idea de una creación del mundo.
Obviamente en su perspectiva fue creado por Dios. No obstante, para San Agustín
es algo inaprehensible. O bien puede ser algo tan diverso como el tiempo
metafísico, epistemológico, físico, el psicológico, el histórico, el biológico,
el vulgar o intuitivo.
Según Nicola Abbagnano, todas estas variaciones se pueden reducir a tres
ejes: 1) al tiempo como orden mensurable del movimiento, 2) el tiempo como
movimiento intuido, 3) el tiempo como estructura de posibilidades.[40]
Los objetos del universo
Los objetos que encontramos en el universo están constituidos por los
siguientes tipos: gases, polvo, partículas, estrellas, cuásares, nebulosas, planetas,
planetoides, satélites, asteroides, meteoritos, cometas, hoyos negros,
galaxias, cúmulos de galaxias, materia y energía oscuras. También hay vacío. No es un absoluto ni es un
objeto, es aquello que separa a las cosas. Lo más evidente que vemos desde la
Tierra son las estrellas, la Luna, los planetas, los meteoritos y las galaxias.
Incluso a veces algunos meteoritos y
asteroides caen en la Tierra.
Planetas, planetoides, asteroides, meteoroides y polvo cósmico
Los primeros objetos conocidos por los hombres fueron los planetas. Ellos
eran entendidos como cuerpos celestes que eran errantes (eso significa
etimológicamente planeta). Desde la Prehistoria eran conocidos por todas las
culturas. Los griegos, en específico, consideraron que los planetas eran siete.
Incluían al Sol, a la Luna y los cinco planetas cuyo movimiento se podía
observar a simple vista (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno). Todos ellos eran cuerpos celestes con
movimiento propio en contraste con las estrellas fijas.[41]
Hoy en día, tenemos un concepto distinto de lo que es un planeta. Hoy podemos
entender a un planeta como un cuerpo que orbita alrededor de una estrella, cuya
gravedad es la suficiente para que adquiera una forma redonda, que no emite luz
propia por fusión termonuclear y que ha despejado de su órbita a los
planetesimales.[42] Un
planetesimal es un planeta en formación que va desde unos cuantos metros hasta
varios kilómetros. Los planetas se diferencian de los planetoides o planetas
enanos en que estos últimos son cuerpos más pequeños. Los planetoides giran
alrededor de una estrella, pero su dimensión es intermedia entre la que tiene
un planeta y la que tiene un meteoroide (en promedio de 10 metros).[43]
Un meteoroide es un cuerpo que mide
entre 100 micra y hasta 50 metros de diámetro.[44]
El tamaño menor a 100 micra se le considera polvo cósmico.[45]
Los asteroides y los cometas suelen ser de mayor tamaño que orbitan en torno al
Sol. Los asteroides son mayores a un meteoroide, pero menores a un planeta.[46]
Los cometas son cuerpos que tienen una composición química distinta a los
asteroides y un origen distinto dentro del sistema solar. También existen unos cuerpos astronómicos
recientemente descubiertos que son cometas con las dimensiones de un asteroide.
Son llamados centauros. Tienen grandes dimensiones, como Quirón, que mide 206
metros, e incluso aspecto rocoso, pero desarrollan cola y tienen órbitas
irregulares.[47]
Un meteoroide se transforma en un meteorito cuando entra en la atmósfera
terrestre. Regularmente se desintegran
al entrar a la atmósfera. Según su material son de tres tipos: litosideritos
(que están hechos de roca y hierro), rocosos (formados de roca) y los ferrosos
(formados de hierro). Los de roca son los más comunes, los ferrosos los más
escasos. Un cuerpo semejante a un
meteorito es un asteroide. Los asteroides son cuerpos rocosos que orbitan
alrededor del Sol. Están en cualquier parte del Sistema Solar, pero se
concentran la mayoría en el cinturón de asteroides que están entre Marte y
Júpiter. Son alrededor de medio millón de asteroides.[48]
Pueden tener varios kilómetros de
extensión. Se clasifican en dos tipos: los griegos y los troyanos. Los primeros
se mueven por delante de Júpiter y los segundos por detrás. Los cometas son
cuerpos de hielo, polvo y roca que dejan una estela de luz durante su órbita en
torno al Sol. Ellos provienen de otras regiones del sistema solar: de la nube
de Oort y el cinturón de Kuiper. Los que tienen una regularidad en sus
“visitas” a la Tierra están en el cinturón de Kuiper; los que aparecen sólo una
vez vienen de la nube de Oort. No queda
claro si los centauros vienen del cinturón de Kuiper o del disco disperso.
Algo interesante de los asteroides, meteoroides y cometas es que en su
mayoría tienen forma de papa. Solamente los cuerpos de una masa considerable
tienen forma redonda. La redondez es provocada por la fuerza de gravedad, como
sucede con los planetas, los cuales se colapsan sobre sí mismos de manera
equidistante a su centro de gravedad, formando una esfera. Se sabe que existe
un radio mínimo de 200 a 300 kilómetros para que el cuerpo se vuelva redondo.
Este límite es llamado por los científicos Potato Radius (radio papa o radio de
patatización).[49]
Ahora bien, en el caso de los planetas, el achatamiento que tienen por los
polos es ocasionado por la fuerza centrífuga que ejerce la rotación y su
velocidad con la que sucede. El achatamiento de los planetas puede ser más o
menos prominente.
Las colisiones de meteoritos y asteroides contra los planetas y satélites
no son tan infrecuentes. En la Luna se tiene el registro de al menos 8 mil
colisiones de asteroides. En la Tierra
cada año caen 19 toneladas de materia del espacio.[50]
La Luna es un cuerpo celeste que orbita alrededor de la Tierra. Es su
satélite natural. Refleja la luz del Sol. Fue visitada por el ser humano el 20
de julio de en 1969. Los satélites naturales son cuerpos que orbitan en torno a
un planeta. Suelen ser más pequeños, aunque hay algunos de un gran tamaño.[51] Varios planetas del sistema solar tienen sus
propios satélites.
También cabe mencionar que a partir de los años cincuenta, se empezaron a
buscar planetas fuera del sistema solar. Se les llamó planetas extrasolares o
exoplanetas. En 1995 fue encontrado el primer exoplaneta gaseoso similar a
Jupiter girando en torno a la estrella 51 Pegasi. Su traslación duraba cuatro
días. Fue llamada 51 Pegasi b. El
segundo planeta descubierto fue también el de otro planeta gaseoso: 70 Virginis
b. Está en la Constelación de Virgo y tiene una masa entre 7 y 10 veces mayor
que Júpiter.[52] Luego,
empezaron a ser descubiertos cientos de planetas más. Se ido comprobando que la
presencia de planetas es frecuente en el universo. Casi todos son inhóspitos y
sus órbitas son excéntricas. Las órbitas circulares del sistema solar terrestre
son poco frecuentes. En 2021 son conocidos alrededor de 4000 exóplanetas en
cerca de 3000 sistemas planetarios.[53]
Los primeros planetas en ser encontrados por los científicos eran gaseosos.
Luego se empezaron a encontrar planetas gaseosos. Ya en 1992 se habían
descubierto unos cuerpos rocosos (que actualmente son considerados planetas) en
torno al Pulsar Lich. El primer planeta semejante a la Tierra apenas fue
encontrado en 2020. Es Teegarden b.[54]
Es lo más cercano a ser habitable desde los parámetros terrestres. Ya, antes,
había sido descubierto un planeta hecho de roca y agua, es el planeta Gliese
436 b. Es del tamaño de Neptuno. Parece que no tiene masas continentales en su
superficie y el agua congelada.[55]
El sistema solar
Todos estos cuerpos celestes están dentro del sistema solar, que es un
conjunto de meteoroides, asteroides y cometas, ocho planetas con sus
respectivos satélites y algunos planetas enanos que orbita en torno al Sol.
Originalmente solo eran conocidos seis de ellos. Los más lejanos Urano y
Neptuno, fueron descubiertos tardíamente en el siglo XVIII.[56]
El sistema solar ya era conocido desde la antigüedad. Frecuentemente era
identificado con el cosmos sin distinguirlo de él. Fue en la Modernidad que el
ser humano se dio cuenta que el universo era mucho mayor al sistema solar, y en
los siglos XIX y XX se percató de su enormidad con una multitud de galaxias y
otros sistemas planetarios en ellas.
El primer modelo comenzó con Tales de Mileto y sus discípulos. Pensaban
en una Tierra plana estática en torno a la cual giraban los planetas, ella era
el centro de universo. Luego, surgió otro modelo importante con los
pitagóricos. Ellos postularon la
redondez de la Tierra y de los planetas, hablaron de esferas sobre las que se
movían. Consideraban que la Luna el Sol y la Tierra giraban en torno a un fuego
central.[57]
Un modelo que también cobró relevancia fue el aristotélico. Éste retomó el
esquema del modelo de las esferas, lo perfeccionó. Además, Aristóteles (384-322
a.C.) calculó la circunferencia de la Tierra en 400 000 estadios (cifra que se
aproximó a la medida actual y que fue perfeccionada por Eratóstenes, quien la
situó en 250 mil estadios). El siguiente
gran hito en modelos astronómicos fue el de Aristarco de Samos (310 a 230 a.C.). Consideró que las estrellas y el Sol
permanecían inmóviles en el universo, que la Tierra giraba alrededor del Sol y
rotando sobre su propio eje, mientras que los demás planetas giraban sobre su
propio eje. El siguiente modelo de importancia fue el de del astrónomo griego
Claudio Tolomeo (ca. 100-170 d.C.). No aportó nada novedoso, pero tuvo la
pericia de sintetizar los conocimientos astronómicos de su época en un tratado
de 13 libros titulado por él Megiste Sintaxis. Fue un modelo que dominó
prácticamente hasta el XVI en el mundo occidental e incluso en Oriente. Los
árabes conocieron a dicho tratado como Almagesto. Lo absorbieron en su
periodo de expansión hacia Occidente. Durante la Edad Media se preservó el
modelo de Tolomeo pero subordinado a una interpretación religiosa. Incluso se
volvió a pensar que nuestro planeta era plano por interpretar la Biblia
literalmente. Lactancio ridiculizó la redondez de la Tierra en su libro Sobre
la falsa sabiduría de los filósofos.
Fue hasta que el sacerdote polaco Nicolás Copérnico realizó sus
aportaciones que los modelos sobre el sistema solar y el cosmos tuvieron un
avance. Él resucitó la explicación heliocéntrica del mundo de Aristarco, el
modelo planetario de Filolao de Crotona e Hicetas al tratar de explicar
geométricamente el movimiento observado de los planetas. Esto se plasmó en su libro De revolutionibus
orbium caelestium (Sobre las revoluciones de las órbitas celestes). Se dice que murió con el ejemplar recién
impreso de tal obra el 24 de mayo de 1543. Debido a la complejidad del texto,
éste no causó impacto político en su momento.
Luego, le siguió el clérigo alemán Johannes Kepler adoptó el sistema
copernicano y lo corrigió. Se mudó a Praga para trabajar con Tycho Brahe, quien
era un gran astrónomo observacional. Eso
permitió darse cuenta de que las órbitas de los planetas eran elípticas. Tales
descubrimientos fueron publicados en sus libros: Astronomía Nova, Harmonices Mundi
(La armonía del mundo) y Epítome. Su visión del sistema solar prácticamente
coincidía ya con la visión moderna que se tiene. A este pensador le siguió Galileo. Fue un
gran matemático y físico que se dedicó a la astronomía. Descubrió la ley de la
caída de los cuerpos, inventó el telescopio y apoyó el sistema copernicano.
Ridiculizó el sistema tolomeico en un libro titulado Diálogo sobre los dos
máximos sistemas del mundo. Como ya
había sido amonestado, fue llevado a juicio y obligado a retractarse. Más tarde
Isaac Newton unificó las leyes de Kepler y la ley de la caída de los cuerpos de
Galileo en una teoría de la gravitación universal. Las leyes que rigen en la Tierra
son las mismas que rigen a los astros. Dicha propuesta fue plasmada en su libro
Philosophiae Naturalis Principia Matemática. Dicha explicación daba
sentido con mayor profundidad al modelo moderno del sistema solar.
El sistema solar actualmente es entendido como el sistema planetario que
consta de ocho planetas, entre ellos la Tierra, alrededor de 200 satélites
naturales, y miles de objetos de menor tamaño que giran en torno a una estrella
denominada el Sol. Estos últimos están
distribuidos en el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper, el disco
disperso y la nube de Oort.[58]
La contabilidad nos da hasta el momento 5 planetoides, 1 041 932 asteroides,
3697 cometas hasta 2021.[59]
Definitivamente el cuerpo más grande de nuestro sistema es el Sol. Constituye el 99.8% de la masa del sistema.
Es una gran bola de gas hecha fundamentalmente de hidrógeno (92.1%), helio
(7.8%) y 0.1% del resto de los elementos. En su centro arde a 15 millones de
grados Celsius. Ahí suceden las reacciones termonucleares que crean energía.
Luego tiene una zona radiante, donde viaja la energía en forma de fotones, pero
lo hacen con mucha lentitud por la densidad que tiene; le sigue una zona
convectiva, donde la energía se traspasa por una especie de calentamiento de la
materia que está ahí, luego le sigue la fotósfera que es la capa visible del
sol donde se emite la luz, y por último la cromósfera que es una envoltura
irregular sobre su superficie; es la primera capa de su atmósfera. Le sigue una
segunda capa llamada zona de transición (que incrementa la temperatura del
plasma) y por último la tercera capa atmosférica del sol: la corona. Ésta se
extiende miles de kilómetros hacia afuera del Sol.[60]
En ella la temperatura se eleva hasta los 2 millones de grados, curiosamente es
más caliente que la superficie solar, la cual ronda los 5500 grados. Por otro
lado, un fotón puede tardar un millón de años en salir del núcleo a la
superficie. En su ecuador rota sobre su propio eje en 25 días, mientras que en
sus polos tarda más 35 días. Tiene una antigüedad de 4.5 millardos de años. Es
una estrella enana amarilla que está 26 mil años luz del Centro de la Vía
Láctea.[61]
La zona de influencia del sol que se extiende hasta Plutón, podemos
llamarla heliosfera. Ella se encuentra bajo la influencia del viento solar y
del campo magnético del Sol. Protege al sistema solar de las radiaciones del
medio interestelar.[62]
El viento solar es una emisión continua de partículas (protones, electrones y,
en menor proporción, partículas alfa) proveniente de la corona del sol (por
supuesto también lleva hidrógeno y helio).[63]
La heliosfera está llena del viento solar. La velocidad de esta corriente varía
entre los 200 y los 889 kilómetros por segundo.
El Sol no para de emanarlo. Tiene una conductividad eléctrica muy alta.
El campo magnético de un planeta es una especie de escudo que protege a un
planeta del viento solar.
No obstante, también provoca algunas reacciones adversas: las tormentas
solares. Éstas, en realidad, son tormentas geomagnéticas, es decir,
perturbaciones temporales de magnetismo de la Tierra. Efectivamente pueden ser
provocadas por el viento solar o bien, por otro fenómeno solar, el CME
(eyecciones de masa coronal), que son erupciones solares que son transportadas
por el viento solar en un periodo de máxima radiación.[64]
Son formas de radiación. Implica una descarga electromagnética sobre la
atmósfera. Se cree que la provoca un
fenómeno llamado reconexión magnética.
La existencia del viento solar fue comprobada en 1959 por el primer
satélite artificial que salió de la magnetósfera terrestre. Y la sonda Pioneer
10 lo detectó a más de 100 UA, así que se especula que su influencia más allá
de Plutón.[65]
Prestemos atención a los planetas. El más próximo al sol es Mercurio (a
tan sólo 58 millones de kilómetros). También es el más pequeño. Es un poco más
grande que la Luna. También está lleno de cráteres. Pero no posee ningún
satélite. Su traslación es de 88 días, pero su rotación es lenta, tarda 59 días
terrestres.[66] Su temperatura en el lado que es de día es de
450 grados Celsius y de noche es de -170 grados Celsius. Tiene un campo
magnético, pero que no lo protege del viento solar. No obstante, en sus noches
se ve una luz amarilla en el cielo, como si fuera la aurora boreal que está
provocada por la descomposición del sodio. Hay hielo en los cráteres cercanos a
sus polos. [67] Venus
es el segundo planeta más cercano al Sol. Está a 108 millones de kilómetros de
distancia con dicha estrella. Sus dimensiones son similares a las de la Tierra.
Tiene planicies, montañas y volcanes. Su
cielo es rojizo-anaranjando. Posee una atmósfera de dióxido de carbono y nubes
de ácido sulfúrico. La presión atmosférica es 90 veces superior a la de la
Tierra. Se sabe por experimentos (sustancias químicas lanzadas en el planeta) y
por observación que tuvo agua y océanos. Sus primeros 2 mil millones de años
fue muy semejante a la Tierra. Es posible que haya tenido vida. Su traslación
dura 225 días terrestres. Su rotación
también es lenta es inversa a la de la Tierra. Y un día allá tarda 243 días
terrestres. No tiene placas tectónicas
ni un campo magnético. Tiene una temperatura de 464 grados centígrados y la
temperatura varía poco en el día y la noche. Tampoco tiene lunas.[68]
La Tierra es el tercer planeta del sistema solar. Está a 150 millones de kilómetros de
distancia del Sol. Es el primer planeta con un satélite. Tiene placas
tectónicas, océanos de agua, un campo magnético y vida. Su atmósfera consta de
78% nitrógeno y 21% oxígeno, 1 % otros gases.[69] Marte
es el cuarto planeta, a 228 millones de kilómetros de distancia del Sol, es más
pequeño que la Tierra, tiene una atmósfera delgada de dióxido de carbono,
nitrógeno y argón. Tiene planicies y volcanes. No posee campo magnético. Posee
estaciones del año, tormentas de arena, torbellinos y sismos (pese a no tener
placas tectónicas).[70]
Se cree que tuvo una superficie acuática. Su rotación es casi igual a la de la
Tierra, ligeramente superior a las 24 horas. Su traslación dura 687 días
marcianos. Su temperatura es de 55 grados bajo cero. Tiene dos lunas: Phobos y
Deimos. Júpiter es el quinto planeta, a
778 millones de kilómetros del Sol. Su traslación dura 12 años terrestres y su
rotación 10 horas terrestres. Es
totalmente gaseoso y si tiene un núcleo sólido éste sería del tamaño de la
Tierra. Está rodeado en por una magnetósfera que ejerce una gran fuerza de
atracción a su alrededor. Más abajo hay una capa de nubes multicolor formando
bandas (que denotan corrientes de aire de 350 a 500 km por hora) y una gran
mancha roja que es producto de un ciclón que lleva 400 años sucediendo. Más hacia dentro tiene una capa líquida de
metal. Es el planeta más grande del sistema solar. Todos los planetas y sus
lunas cabrían en Júpiter. Es 1317 veces mayor que la Tierra. Su atmósfera está
fundamentalmente hecha de hidrógeno y helio. Tiene más de 75 satélites. De
todos ellos destaca cuatro enormes lunas: Io (que es el cuerpo celeste con
mayor actividad volcánica en el sistema solar), Europa, Ganímides (que es el
satélite más grande del sistema solar con 5262 km de diámetro) y Calixto. Éstas
fueron descubiertas por Galileo. El resto de los satélites se dividen en dos
grupos: el de Amaltea con cuatro satélites girando entre Júpiter y sus cuatro
principales lunas, y el de los satélites irregulares, que están orbitando en
torno a Júpiter muy lejanamente. Todos ellos son de tamaño reducido, excepto
por Himalia, que mide 170 km. Tiene un sistema de anillos tenue dividido en
tres secciones, está hecho fundamentalmente de polvo de hielo y otros
materiales.[71]
Se cree que la temperatura en sus nubes es baja, pero de eleva drásticamente a
medida que se avanza hacia dentro del planeta. Aunque es imposible que soporte
la vida, algunas de sus lunas sí pueden.[72]
Saturno es el sexto planeta de nuestro sistema, está a 1.4 millardos de
kilómetros de la Tierra. Es 765 veces más grande que nuestro planeta. Su
traslación dura 29 años de la Tierra, su rotación 10.7 horas. Es un planeta
gaseoso. Es posible que tenga un núcleo sólido. Su atmósfera es fundamentalmente de hidrógeno
y helio. Su temperatura oscila entre los
-190 y los -130 grados Celsius. También tiene un sistema de anillos, es el
sistema más visible de todos. Se cree que está hecho de los restos de una luna.
Tiene una altura de dos pisos de un edificio y la extensión aproximada que hay
de la Tierra a la Luna. También se sabe que tiene protuberancias que se elevan
entre los dos y los cinco kilómetros. Los anillos de Saturno son
tridimensionales. En ellos las partículas que hay se mueven más de 32 mil
kilómetros por hora. Posee 53 lunas confirmadas y 29 más en espera de
confirmación.[73]
Las dos más importantes son Titán y Encélado. Ambas tienen agua en abundancia,
pero el primero (Titán) es el único satélite en el sistema solar con atmósfera.
El séptimo planeta del sistema solar es Urano, a 2.9 millardos de kilómetros
del Sol. Su traslación es de 84 días y su rotación de 17 horas (que, por
cierto, está invertida como la de Venus, de este a oeste y lo hace de lado,
como si estuviese acostado de uno de sus costados). Fue el primer planeta
descubierto usando un telescopio. Sucedió en 1781, el descubridor fue William
Herschel. Es casi cuatro veces más grande que la Tierra. Tiene 27 lunas. También posee un sistema de
13 anillos. Su estructura es de hielo, tiene una parte fluida de agua, metano y
amonio sobre un centro rocoso. Su atmósfera está hecha de hidrógeno, helio y
metano.[74]
Su temperatura es de 215 grados centígrados bajo cero. Neptuno es el octavo y
último planeta del sistema solar. Está a 4.5 millardos de kilómetros del Sol. Fue descubierto en 1846. También es cuatro
veces mayor que la Tierra. Su traslación dura 165 años alrededor del Sol, su
rotación es de 16 horas. Su estructura interna es como la Urano: hielo, una
parte líquida y un núcleo de piedra. Su temperatura es de -218 grados
centígrados.[75] Tiene
un sistema de 9 anillos.[76]
Antaño se consideraba a Plutón como el
noveno planeta del sistema solar. Está
localizado en el cinturón de Kuiper a 5.8 millardos del Sol. Hoy es considerado
un planetoide más chico que la Luna que orbita alrededor de nuestra estrella en
248 años y su rotación 158 horas (alrededor de 6 días). Su atmósfera es de
nitrógeno, metano y monóxido de carbono. Tiene 5 lunas y carece de un sistema
de anillos.[77] También
se tiene evidencia hipotética de un noveno planeta. Le llaman planeta X.
El sistema solar consta de cinco planetas enanos. Dos ya los mencionamos:
Ceres (que está en el cinturón de asteroides) y Plutón (que antaño era
considerado planeta). Los otros tres planetoides de nuestro sistema, que
también son transneptunianos, son: Makemake, Humea y Eris.
El cinturón de asteroides está localizado entre Marte y Júpiter. Dentro
de él destaca Ceres, el asteroide más grande, que es tipificado como un planeta
enano por su tamaño y su forma redonda. Tiene un diámetro de 940 kilómetros.
Abarca el 25% de la masa de la materia que hay ahí. No obstante, sigue siendo
más pequeño que Plutón. Aún, así también es interesante porque posee agua.[78] Lo
cierto es que la mayoría de los asteroides son pequeños. Solo una cantidad
aproximada de 200 tiene un diámetro superior a los 100 kilómetros.[79]
El cinturón de Kupier es un anillo que contiene unos miles de cuerpos rocosos
con hielo y polvo cuya masa total no es mayor a la de la Tierra. El disco
disperso es una especie de anillo intermedio entre el cinturón de Kupier y la
nube de Oort. Ahí también alrededor de 90 cuerpos descubiertos, y continúan
descubriendo más, entre ellos el planeta enano Eris.[80] La nube de Oort es una nube esférica, pero
tenue que envuelve a todo el sistema solar, como si lo contuviera en una
burbuja. En su mayoría abundan en ella muchísimos trozos de hielo que, en
total, su masa equivale a 100 planetas del tamaño de la Tierra. Ella se
extiende casi hasta la mitad de camino a Alfa Centauri.[81] La extensión del sistema es de 15 billones de
kilómetros, abarcando los planetas solamente 6 millardos de kilómetros de éste.[82]
Ahora bien, el sistema solar es un sistema planetario. Hay otros sistemas
que están en otras estrellas. Algunos sistemas incluso constan de dos
estrellas. Hasta el momento se conocen 2900 estrellas que tienen con seguridad
un sistema planetario. El primero en ser descubierto fue el que está en el
púlsar PSR B1257+12 (conocido como Lich). En 1992 los astrónomos Aleksander
Wolszczan y Dale Fraill descubrieron que poseía dos planetas que fueron nombrados
Draurg y Poltergeist. Más tarde se
descubrió que tenía un tercer planeta (Phobetor).[83]
El sistema planetario más grande
descubierto hasta el momento es el de Gliese 581, que corresponde a una enana
roja con seis planetas a su alrededor.[84]
También se han encontrado estrellas jóvenes que tienen discos que sugieren la
formación de sistemas planetarios, otras estrellas que tienen discos de
sistemas solares que no se formaron y también se ha encontrado que existen
planetas vagando en el universo sin una estrella.[85]
Volvamos al resto de los cuerpos celestes.
Las estrellas, pulsares, cuásares y agujeros negros
Las estrellas son bolas de gas -especialmente helio e hidrógeno- que
emiten luz propia debido a la fusión nuclear que sucede en su centro. Pueden estar solas, en un sistema binario, o
en un sistema múltiple de tres o cuatro estrellas. También tienen un tamaño limitado. Las más
grandes miden 120 a 150 veces el tamaño del Sol, las más pequeñas miden unos
cuantos miles de kilómetros. De acuerdo a su edad -que se refleja por el
espectro que reflejan en un radiotelescopio- ellas se clasifican en O, B, A, F,
G, K y M. Dicha clasificación fue propuesta por Annie J. Cannon, quien es la
madre de la astrofísica moderna, clasificando ella sola centenares de miles de
estrellas. Para memorizarse este esquema clasificatorio algunos físicos
inventaron un recurso mnemotécnico: Oh, Be A Fine Girl and Kiss Me! Las
O son muy calientes y altamente luminosas (su temperatura es de 25 mil a 50 mil
grados centígrados), las B son luminosas de color blanco azulado (su
temperatura es de 10 mil a 30 mil grados centígrados), las A son de un color
blanco o azul (su temperatura es de 7500 a 10 mil grados centígrados), las F
son blancas (de 6000 a 7500 grados centígrados), las G son amarillas, del color
de nuestro Sol (que pertenece a dicho grupo, tienen una temperatura entre 4600
y 6000 grados centígrados), las K son naranjas y son de menor temperatura que
el resto (3500-4600 grados Celsius) y las M son de color rojo o rojo-naranja
(entre 2400 y 3700 grados centígrados).
Algunos hablan de otros nuevos tipos de estrellas, estrellas que se
caracterizan por ser frías, es decir de temperaturas inferiores a los 2400
grados Celsius: las L, las T y las Y. Suele también hablarse de estrellas enanas
rojas y enanas cafés (que son ambas las de menor masa), enanas blancas
(estrellas muy compactas que ya no pueden realizar sus reaccione termonucleares
y la radiación proviene de su enfriamiento)[86],
enanas negras (estrella muerta que no emite luz), estrellas azules (son grandes
y viven poco: unos millones de años), y las gigantes rojas (estrella
supergigante de color rojo, es la fase final de muchas estrellas).
También existe otra nomenclatura clasificatoria que surgió en la primera
década del siglo XX. Fue hecha por
separado por el astrónomo danés Ejnar Hertzsprung y por el norteamericano Henry
Russell. A partir de ellos se hizo un
diagrama de clasificación de las estrellas que fue conocida como el diagrama
Hertzsprung-Russell, o diagrama H-R. Ahí
se pretendía representar su temperatura y su magnitud, no sus coordenadas de
posición. Esto llevó a una clasificación distinta en estrellas según sus
dimensiones: supergigantes muy
brillantes, supergigantes brillantes, supergigantes moderadas, supergigantes
débiles, subgigantes, secuencia principal, subenanas y enanas blancas.[87]
En la bóveda celeste se ven como
puntos de luz. A simple vista en un lugar sin contaminación lumínica se pueden
ver unas mil estrellas aproximadamente. Los astrónomos las dividieron en 88
constelaciones que eran referencias para ubicar a los astros e incluso la
navegación. La constelación de la Osa Menor, servía para indicarnos el
norte. En realidad, una constelación es
un grupo arbitrario de estrellas designado a partir de la imaginación de
quienes lo acuñaron. Sus nombres fueron definidos por los griegos. No obstante,
existen miles de millones de estrellas. Muchos de esos puntos no son estrellas
propiamente, algunos son galaxias, nebulosas u otros planetas. Los primeros catálogos de las estrellas datan
de los antiguos mesopotamios, egipcios y griegos. Quizá el catálogo más
influyente en la antigüedad fue el del griego Ptolomeo, que se basó en el de
Hiparco. La estructura interna y composición de las estrellas fue estudiada
profundamente hasta principios del siglo XX. Se sabe que las estrellas colapsan
cuando su “combustible” se agota. Pueden
tener varios destinos. Uno es cuando entran en la fase de una gigante roja,
pues las reacciones nucleares hacen que se expandan antes de compactarse; otro
es que se conviertan en enanas blanca
(estrella muy diminuta de unos cuantos miles de kilómetros de diámetro que se
terminan convirtiendo en una masa oscura y
fría llamada enana negra); otra es convertirse en una nova (estrella
cuyo brillo aumenta drásticamente por horas o días por una explosión
termonuclear) o supernova (estrella que resulta de una explosión que la altera
o destruye); otro es explotar y dejar una estrella de neutrones[88];
o implosionar y convertirse en un agujero negro. Para convertirse en esto debe
de cumplir tres condiciones: debe ser
una estrella masiva en la que el colapso venza la resistencia de los neutrones,
debe de rotar con gran rapidez, debe de formar un disco y emitir chorros
relativistas (chorros de materia en los que los electrones y protones se
encuentran separados y que emiten su plasma a una velocidad cercana a la de la
luz o incluso, aparentemente, superiores).[89]
Algunas novas y supernovas dan origen a enanas blancas, otras dan origen a un
agujero negro. Depende de su masa. Incluso tenemos estrellas enanas blancas en
sistemas binarios que al absorber la materia de la otra estrella llegan a
convertirse en hoyos negros. Las mayores a la del sol en 1.4 veces su masa
genera agujeros negros o estrellas de neutrones; las iguales y menores, enanas
blancas. Este cálculo fue deducido por el astrónomo indio Subrahmanyan
Chandrasekhar. Ahora se le llama masa crítica o límite de Chandrasekhar.[90]
Entre las estrellas existe unas que son denominadas púlsares. Ellas son
estrellas de neutrones (aunque no toda estrella de neutrones es un púlsar). El
pulsar se refiere a 
estrellas
de una emisión de luz muy alta y con una radiación muy intensa en periodos
cortos, regulares y precisos. Por eso en inglés significa “pulsating star”
(estrella pulsante). Giran sobre sí mismas cientos de veces por segundos. Son muy densas y pequeñas. Emiten chorros de
rayos X o rayos gamma (y se encontró un púlsar que emitió rayos infrarrojos).
El primer púlsar fue descubierto en 1967 por Jocelyn Bell. Al principio creyó
que eran señales extraterrestres, hasta que se percató que era un fenómeno
relativamente regular en el cosmos. Así que es un tipo de estrella
relativamente nuevo en su descubrimiento.[91]
También es pertinente destacar que la mayoría de las estrellas no están
solas. Se dan en pares. Forman sistemas binarios. Se calcula que el 85% de las
estrellas son dobles (eso incluye sistemas triples o múltiples). En ellos puede
haber cierto equilibrio en el que no hay un gran intercambio de materia, pero
sí de energía; o bien que puede suceder que una termine absorbiendo parte de la
masa de la otra y la convierta en una enana blanca, y la estrella receptora
crece y muere más rápido. Es decir, hay binarias no interactivas e
interactivas. A la estrella más brillante se le llama primaria y a la menos
brillante secundaria.[92]
Las novas aparecen en la bóveda celeste a una tasa de 10 a 12 por año.
Las supernovas son más excepcionales. Al parecer hasta 1987 y a lo largo de los
registros astronómicos históricos solo se habían detectado tres supernovas en
Occidente y el mundo árabe. Una de ellas le tocó presenciarla a Johannes
Kepler, quien testificó que se podía observar de día su luz. No obstante, los
registros de los astrónomos orientales (chinos, japoneses y coreanos) se tiene
el registro de 75 estrellas nuevas detectadas en el cielo, de las cuales con
seguridad 9 eran supernovas (los otras seguramente eran novas). El criterio fue
que en retrospectiva se asumió es que su brillo durara más de tres meses.[93]
Se ignora por qué Oriente reportó más supernovas que Occidente. Es probable, como
dice Inmaculada Domínguez que haya sido por el temor a la censura que implicaba
reportar en la Edad Media un firmamento dinámico en contra de la idea
políticamente establecida de que éste era inmutable. En la actualidad, con la
innovación de telescopios poderosos, al año se observan cientos de supernovas. En
realidad, es un fenómeno común en el cosmos, aunque extraordinario, a los ojos
que contemplan la bóveda celeste.
Los agujeros negros regularmente se encuentran en los centros de las
galaxias o dentro de sistemas de estrellas dobles. Los agujeros negros pueden ser de distinto
tamaño, el de nuestra galaxia equivale en tamaño al que hay de la Tierra al
Sol, mientras que los agujeros negros de otras galaxias y que son agujeros
supermasivos, su tamaño llega a equiparar el del nuestro sistema solar.
Los agujeros negros son regiones del espacio con una concentración de
masa tan elevada que generan un campo gravitatorio del cual no se escapa nada.
El espacio y el tiempo ahí se comportan de manera distinta. La radiación que
emiten no es de ellos en realidad, sino de los discos de gas y polvo que los
rodean. En 1970, el satélite astronómico Uhuru, detectó que el sistema binario
de estrellas Cignus X-2 en la Constelación de Cisne tenía a una de sus
estrellas girando en torno a un cuerpo invisible. Ese fue el primero detectado.
La primera foto obtenida de un agujero negro es de la galaxia M87. Fue
fotografiado en 2019. Se provocan por un colapso gravitatorio de una estrella.
Por su tamaño se pueden clasificar en microagujeros negros (que son hipotéticos
y más pequeños que los estelares), agujeros negros estelares (que se forman de
supernovas que implosionan y tienen 30 a 70 veces la masa del Sol), agujeros
negros de masa intermedia (son agujeros de gran tamaño, que tienen una gran
densidad de 100 a un millón de masas solares) y los agujeros negros
supermasivos (que tienen concentradas millones de masas solares en su
densidad).[94] Los agujeros negros fueron planteados como una
posibilidad meramente teórica en 1783 por el astrónomo John Michell. Pensó en
un cuerpo tan grande que su luz se viera obligada a regresar por efecto de la
gravedad. Más tarde Karl Schwarzschild
aplicó la teoría de Einstein a una singularidad, un punto donde las magnitudes
físicas tenían un valor infinito. Y volvió a surgir el mismo tema de
Michell. Robert Oppenheimer en 1939
publicó un artículo en el que dicha posibilidad teórica la consideró una
realidad posible, es decir que una estrella sufriera un colapso gravitatorio.
John A. Wheeler en 1958 retomó dicho tema.
En los años sesenta se dio la investigación teórica fuerte sobre este
fenómeno astronómico. En 1970 surgieron las primeras evidencias científicas
empíricas de telescopios de rayos X y de radio.
Y fue hasta el 2019 que se tuvo una prueba contundente de su existencia.
Existe otro fenómeno estelar sui géneris que es el de los cuásares. Son fuentes extragalácticas de energía con el
aspecto de estrellas muy brillantes que están rodeados de una galaxia, que
figura como un halo débil y difuso. La luminosidad de un cuásar es mayor a la
de la Vía Láctea. Los cuásares o quásares son fuentes de energía
electromagnética que emiten una gran cantidad de luz y que rodean a un agujero
negro supermasivo que absorbe la materia que hay a su alrededor, pero que
también emiten energía. Los rayos de luz provenientes del cuásar se curvan
cuando pasan cerca del núcleo de la galaxia en el que se encuentran y llegan a
la Tierra con distintas inclinaciones, formando una imagen múltiple a la que se
le denomina Cruz de Einstein. El choque de dos galaxias se puede captar como un
cuásar. Su brillo es variable, incluso en un mismo día puede cambiar. Algunos
parecen estrellas azules o violetas lejanas.
Cuásar es un acrónimo de “quasi stellar radio source” es decir “fuentes
de radio casi estelares”. Los cuásares fueron descubiertos en los años
cincuenta del siglo XX. Originalmente captaban fuentes de radiación muy
poderosas a grandes distancias que no podía ser estrellas. Su brillo es 100
veces superior al de la Vía Láctea. En 1960 Thomas Matthew ubicó por primera
vez con relativa precisión la fuente de radio que correspondía a 3C48. Era una
débil estrellita azul cuya composición de luz asombró a los astrónomos. En 1962,
la Luna pasó delante de una radiofuente: 3C 273. Cyril Hazard midió su
posición. Su composición lumínica resultó igual que la de 3C48. La observación más minuciosa de 3C 273
incluso mostró que su chorro relativista en un periodo de cuatro años se nódulo
brillante separó en un 50% de su centro, esto equivale a una velocidad superior
a la de la luz en cinco veces. Este dato empírico contradice a la teoría de la
relatividad. Así que algunos lo explican
como una ilusión óptica.
Diez años después ya se habían detectado 200 cuásares. Hoy son conocidos
más de 200 mil. Se sabe que muchos de ellos, la mayoría, no emiten las
radiofrecuencias que se captaron con los primeros cuásares detectados. Se sabe
que los cuásares fueron más frecuentes cuando el universo formó las galaxias
que ahora. Incluso, la Vía Láctea tuvo un comportamiento así quizá en algún
momento.[95]
En estricto sentido un cuásar no es un “objeto”, como lo es una estrella.
Es un fenómeno que se percibe en el cielo y que involucra a varios cuerpos
celestes, es decir, a varios cuerpos celestes.
Nebulosas y galaxias
Las nebulosas son nubes enormes de gas (hidrógeno y monóxido de carbono)
y polvo (que está constituido por elementos químicos en forma de partículas) en
el espacio interestelar. Hay nebulosas en la mayoría de las galaxias. Antiguamente se le llamaba nebulosas a
cualquier imagen difusa que fuera captada por un telescopio. Reciben su nombre
por la forma que proyectan a la imaginación de algunos, o por el nombre de sus
descubridores o se les asignan claves (NGC 4663) o IC 418).[96]
Algunas de ellas eran en realidad galaxias o cúmulos de estrellas. Fue popular
el catálogo estelar de Charles Messier, un astrónomo de la marina francesa. En
su catálogo registró 103 nebulosas en 1781, de las cuales, sola 11 resultaron
realmente ser eso. William Herschel, con
un telescopio más potente, en el siglo XIX demostró que algunas de esas
supuestas nebulosas eran cúmulos de estrellas. Herschel fue un astrónomo alemán
del siglo XVIII, quien primero estudió música con Haendel, pero luego cambió de
afición por la astronomía. Diseñó su propio telescopio y junto con su hermana
Caroline, encontraron nuevas nebulosas. William descubrió a Urano, su hermana
le ayudaba con las anotaciones. Sin embargo, posteriormente hizo observaciones
por sí sola. fue la primera mujer que recibió un salario por su trabajo
científico y por sí sola hizo descubrimientos notables, como el descubrimiento
de ocho cometas. Cuando William se casó, se separó de su hermana. Tuvo un hijo
al que llamó John y también se dedicó a la astronomía. El muchacho también
resultó brillante. Fue el inventor de la fotografía astronómica, ya que
trasladó el proceso de Daguerre a los estudios astronómicos.[97]
Este proceso de la fotografía espacial ha sido importante. En 1974 se tomó la
primera foto digital de un telescopio.[98]
En la actualidad existen alrededor de 2000 catálogos astronómicos.[99]
Algunos hechos en épocas pasadas, otros en el la época contemporánea.
El polvo cósmico que encontramos en las nebulosas, está hecho
específicamente de carbono, silicio, magnesio, oxígeno. Está recubierto, por lo
regular, de hielo de amoniaco, metano y agua.
El hielo y el hidrógeno puro no son elementos importantes en su
composición. Cabe mencionarse que el
polvo cósmico se encuentra no sólo en las nebulosas, también rodeando a los
planetas (circumplanetario) o entre ellos (interplanetario) o entre las
galaxias (intergaláctico). Cada año 40
mil toneladas del polvo cósmico llegan a la Tierra.[100]
El gas que se encuentra en el espacio, el que podríamos llamar
intergaláctico, fundamentalmente está constituido por hidrógeno y helio. Su composición es un poco distinta al gas de
las nebulosas, como podemos observar. Está muy diluido en el espacio. No se
nota su presencia más que con equipos de rayos X en un espacio que se percibe
frío y vacío. No obstante, la masa total
de este gas es mayor que la de las galaxias existentes. Tiene 15 veces más masa
que ellas.
Es justo decir que las estrellas nacen de las nebulosas y que las
explosiones de estrellas generan nebulosas. Todas absolutamente todas las
estrellas nacen dentro de una nube de gas y polvo. Algunas nebulosas pueden
generar cientos o miles de estrellas.[101]
No obstante, no toda nebulosa genera una estrella, para ello debe de tener una
masa crítica para que se contraiga (se le llama masa de Jeans por el científico
que la calculó). Por su luz, las nebulosas pueden ser: de emisión (cuya
radiación proviene del calentamiento de su polvo y gases provocado por una
estrella cercana muy caliente), de reflexión (que reflejan la luz de estrellas cercanas,
pero poco calientes), las nebulosas oscuras o de absorción (poseen poca luz y
luchen como manchas oscuras). Se deben de distinguir dentro de estos grupos a
las nebulosas planetarias que son la fase final de la evolución de las
estrellas semejantes al Sol. Ellas son
nebulosas de emisión cuyo gas brilla por la iluminación que produce una gigante
roja. Son pequeñas y poco brillantes. Su nombre se debe a que su forma
asemejaba a la de un planeta gigante.[102]
Justamente los hermanos Herschel las descubrieron y pensaron de manera errónea
que eran planetas.
Las galaxias son conjuntos de gas, polvo, cuerpos ultradensos, estrellas con
sus respectivos sistemas planetarios y materia oscura que están ligados a una
órbita común por la fuerza de gravedad.
La vía Láctea
El hombre al principio sólo conocía una galaxia, la suya: la Vía Láctea. Las
culturas antiguas la llamaron de diferentes formas. Por ejemplo, en China se le
llamó Tian Ho (el celeste río amarillo). La asociaron con distintos mitos. Fue
común pensarla como un río celeste, como ocurrió con egipcios, indios, chinos,
japoneses e incas.
Anaxágoras -y el pueblo griego en
general- la llamó Gala (que significa leche en griego) y Eratóstenes galaxia.
Los romanos la llamaron Vía Láctea. De fondo está el relato mítico que contaba
que Heracles estaba siendo amamantado por Hera cuando éste escupió la leche y
formó en el cielo dicha mancha. Pero también circulaba otro mito entre los
griegos de que la Vía Láctea fue el resultado de un accidente que tuvo Faetón,
el hijo de Helios y Climene, la oceánide. Para demostrar que era su hijo dado
que se le había ocultado su identidad, usó el carruaje de su padre, pero perdió
el control, provocando incendios en la Tierra y haciendo peligrar el Cielo.
Zeus para evitar una mayor tragedia tiró al carruaje con un rayo al río
Eridano, donde se ahogó Faetón. Sin embargo, fue resucitado por los dioses y
convertido en Cisne.[103]
Fue un mito bastante popular en el Renacimiento y el Barroco, pese a que hoy
esté olvidado.[104]
Los griegos la asociaron a rastros de
ceniza o leche, como podemos observar.
Veamos ahora un ejemplo oriental. Los japoneses míticamente relacionaban
a la Vía Láctea con sus ciclos agrarios y una historia de amor. Todo empezó con
el enamoramiento entre Orihime, la hija del dios supremo de los cielos y un
campesino llamado Hikobushi. Ellos abandonaron sus labores. Ella dejó de tejer
y él de cultivar el campo. El dios supremo los separó con el Gran Río (la Vía
Láctea) y les permitió verse una vez al año. Pero la Vía Láctea no sólo se
limitó a explicarse genéticamente mediante mitos, también se asoció con las
almas de los muertos -las estrellas constituyendo almas o las almas residiendo
en el plano estelar- y con muchas peregrinaciones religiosas en varias culturas.
Unas de las pocas personas que
atribuyeron en la antigüedad una explicación racional a la Vía Láctea fueron
Anaxágoras y Demócrito, quienes creyeron que ella era en realidad un conjunto
de muchas estrellas pequeñas que aparentaban ser un solo conjunto de luz.
Paradójicamente la explicación aristotélica se impuso por siglos. Ésta proponía
que la Vía Láctea era un fenómeno de combustión que ocurría en el mundo
sublunar que inflamaba y desintegraba el aire debido a un conjunto de comentas.
Aunque, afortunadamente tuvo algunos oponentes. Tolomeo pensó que era una
especie de cinturón en el cielo. Los
árabes retomaron la herencia de ambos. Creían que el universo se dividía en un
mundo sublunar y supralunar, y a la vez usaban las observaciones tolemaicas. No
crearon una concepción nueva del universo y la Vía Láctea. Avempace llegó a
pensar lo que lo que ya había dicho Anaxágoras y Demócrito, que la Vía Láctea
era la luz fusionada de varias estrellas, pero consideró que este fenómeno se
daba a nivel supralunar. Averroes
consideró que la Vía Láctea era la mezcla del aire inflamado del que hablaba
Aristóteles con la luz de las estrellas.
Nasir al Din Al Tusi, el astrónomo árabe más importante, apoyó la tesis
de Avempace, de que la galaxia era la mezcla de muchas estrellas pequeñas. Algo
similar sucedió en la Europa Medieval. San Alberto Magno creyó que las Vía
Láctea era un cúmulo de estrellas y la sitúa en la misma esfera de las
estrellas. Fue hasta el siglo XVI que se
impuso la explicación estelar de la galaxia sobre la aristotélica. Gerolamo
Cardano fue uno de los principales responsables de este cambio, quien postuló
que la Vía Láctea tenía que estar en la esfera de las estrellas por su
inmutabilidad y que ella no estaba iluminada por el sol. Luego la revolución
copernicana heliocéntrica colaboró a este cambio. Fue apoyada por Giordano
Bruno, Digges, Gilbert, Kepler, Tycho Brahe, Galileo. Lo cierto es que nuestra
galaxia era pensada como una estructura ajena a nuestro planeta. Fue hasta el siglo XIX que William Herschel
se percató de que nuestro Sol pertenecía a la Vía Láctea.
Después, el ser humano descubrió
muchas galaxias más cuando inventó el telescopio. Pero fue hasta el siglo XX
cuando se dio cuenta que esas cosas que captaban eran efectivamente otras
galaxias y no nebulosas u otras estrellas. La hipótesis había sido propuesta
por Emanuel Kant ya en el siglo XVIII, quien consideró a algunas de las nebulosas
del cielo “universos islas”, es decir, otras galaxias. La idea de Kant no era
original, se había basado en la propuesta del astrónomo inglés Thomas Wright,
que en su libro An Original Theory or new hypothesis of the universe,
había propuesto la idea de un universo esférico en el que la Vía Láctea es una
concentración plana de estrellas y que existían otras concentraciones
similares. En la Academia Nacional de Ciencias localizada en Washington el 26
de abril de 1920 se dio el gran debate entre los astrónomos Harlow Shapley
(quien sostenía que existía una sola galaxia en el universo) y Herbert Curtis
(quien sostenía que había otras galaxias). El debate fue llamado “La escala del
universo”. La evidencia científica, años después, le dio la razón a
Curtis. Hoy en día la podemos ubicar en la bóveda
celeste en el hemisferio norte como una franja blanquecina cuya mayor parte
corre desde la Constelación del Cisne hasta la de Sagitario. A simple vista en el cielo se captan otras tres
galaxias. En el hemisferio Norte Andrómeda y en el hemisferio sur la Nube de
Magallanes (que está formada por dos galaxias). Sabemos que nuestra galaxia tiene forma de
espiral, que su disco tiene un diámetro de 100 mil años luz con un espesor de
1000 años luz. Se sabe que hay dos tipos de estrellas en nuestra Vía Láctea,
las de tipo I, que son jóvenes y se encuentran en los brazos de su espiral, y
las de tipo II, que son viejas y se encuentran en su bulbo y halo. [105]
Nuestro sistema solar se encuentra a 26 mil años luz del centro de la galaxia
en uno de sus brazos. En torno a dicho
centro hay alrededor de 150 a 200 cúmulos globulares que son sistemas de
estrellas que por fuerza de gravedad conforman una enorme esfera con una alta
densidad de estrellas en su centro.[106]
Por su forma, las galaxias son distintas. Su tamaño es variable. Existen miles de
millones de ellas. La primera clasificación de galaxias la hizo Edwin Hubble.
Las dividió por su forma en tres tipos:
elípticas, espirales, lenticulares e irregulares. Las primeras tienen
forma de esfera o de elipse con un núcleo brillante. Las espirales tienen forma de discos
aplanados que forman espirales. Tienen un bulbo y brazos como de rehilete. Las lenticulares son intermedias entre la
forma de una elíptica y la de una espiral. Las irregulares son generalmente pequeñas
y poco comunes, su forma no sigue ningún patrón claro. Cerca del 90% de las galaxias son
espirales o elípticas; la minoría es irregular. El porqué de su forma todavía
no queda clara. La hipótesis respecto a las galaxias es que la materia oscura
es la razón por la cual tienen su forma.
El movimiento de las galaxias es algo que todavía se estudia saber
exactamente cómo se da y qué relación tiene con el origen del universo. Es
relativamente frecuente que lleguen a chocar entre sí. Hoy en día se ve la influencia
que tiene la materia oscura en dicha dinámica. Una teoría que explica esto es
la MOND (Modified Newtonian Dynamics), que propone una modificación de la
segunda ley de Newton para explicar la velocidad de rotación de las galaxias,
la inexistencia de la materia oscura y que los movimientos de las galaxias de
forma extraña se deben al a desviación de la luz producida por un efecto óptico
provocado por la fuerza óptica a grandes distancias; otra es la teoría del todo
(que supondría que nuestro universo interactúa con otra especie de universo,
que en realidad es parte de nuestra realidad sólo que no es tangible).[107]
Las galaxias suelen agruparse en grupos (a veces en subgrupos), cúmulos (que
son colecciones de galaxias que conforman objetos autogravitantes) y éstos forman
supercúmulos (que son cúmulos de cúmulos que forman grandes filamentos de 300
millones de años luz.[108]
Se sospecha que los supercúmulos puedan agruparse en hipercúmulos. Cuando un
cúmulo se forma son usuales las colisiones entre galaxias; cuando el cúmulo
está bien formado son muy inusuales. Las colisiones destructivas son todavía más
raras. Ellas, por lo general, son
constructivas, producen el surgimiento de nuevas estrellas (por la mezcla de
gases) y a veces de nuevas galaxias. Así es, también algunas galaxias llegan a
fusionarse. Se observa en el caso de la galaxia IC 1182, que es una colisión de
dos galaxias que están en avanzado estado de fusión. Eso se cree que le va a
pasar a la Vía Láctea con Andrómeda dentro de varios millones de años. Existe
un catálogo de cúmulos de galaxias que hizo George Abell que publicó en la
década de los cincuenta del siglo XX. Hoy en día ahí están censados 4073
cúmulos.[109]
Materia y energía (ordinarias y oscuras)
Los cuerpos que se observan en el universo constituyen la materia
ordinaria que vemos. Por materia ordinaria entiéndase la materia visible,
aquella que captamos de manera directa y que está en alguno de los cuatro
estados que manifiesta: sólido, líquido, gaseoso y plasma. También se le llama
materia bariónica. El 5% del lo que existe en el universo es materia de este
tipo, mientras que el 27% es materia oscura y el 68% restante energía oscura.[110]
La materia oscura es una forma de la materia poco conocida. Es invisible,
interacciona poco con la materia ordinaria y consigo misma, pero, es detectada
por sus efectos gravitatorios. En un principio se postuló la hipótesis de que
era materia que cuya presencia era imposible detectar por alguna razón o bien
que las fórmulas de las leyes de Newton no sirvieran para predecir los
movimientos galácticos. Está distribuida de manera no homogénea en el universo.
Forma grandes nubes de densidad variable dentro y alrededor de las galaxias, y
a veces, se le encuentra en sitios del universo que aparentemente están vacíos.
Es un 27% de del total del contenido del universo, un 95% de la materia
existente. Está hecha de partículas elementales o cuasielementales, pero
realmente no sabemos qué es. Algunos sospechan que está compuesta de neutrinos,
otros de otras partículas que no conocemos. Los modelos de partículas que mejor
resultado han tenido son las WIMPs las Weakly Interacting Massive Particles
(partículas masivas con interacción débil) que tiene 10 a 1000 veces el tamaño
de un protón y sólo la fuerza nuclear débil, no tienen por lo tanto carga
eléctrica. Una partícula teórica que podría servir como un WIMP es el neutralino.
Otros proponen una partícula subatómica llamada axión que es más ligera que un
neutrino. Y más pequeña que un electrón.
Otros hablan de una modalidad de materia distinta a las WIMP, las MACHO, es
decir, Massive Compact Halo Objects (objetos del halo compactos y
masivos). Estos MACHO estarían
compuestos por estrellas enanas marrones que son pequeñas, como del tamaño de
Júpiter y que no alcanzan a encender reacciones nucleares.[111]
Así que la materia oscura puede que esté constituida de una de esas
posibilidades. Se están diseñando
experimentos para identificar las partículas que componen a la materia oscura.
Un ejemplo para ilustrar la presencia de la materia oscura sería el
siguiente: de una galaxia ordinaria, los cálculos científicos muestran que el
10% es materia visible y el 90% materia oscura. Los porcentajes pueden variar,
pero siempre es con una abrumadora mayoría de materia oscura por encima de la
visible. Aunque el descubrimiento es nuevo, el concepto de materia oscura ya
había sido propuesto por el físico Fritz Zwicky en 1933, quien concluyó la
existencia de materia al estudiar a Cúmulo de Coma. Fue hasta los años 70 que
Kent Ford utilizaron un espectrómetro de alta sensibilidad que demostró la
existencia de este tipo de materia. Vera Rubin, además, demostró que en las
galaxias hay más masa de la que se ve y esto se calculó a partir de la
curvatura de la luz. En un estudio del 2006 respecto a los movimientos de los
cúmulos de estrellas, específicamente el cúmulo de Bala, se encontró a dos
cúmulos galácticos cuyas nubes de gas se había separado de sus galaxias y que
estaban en un proceso de colisión. Con los telescopios Hubble, el europeo del
hemisferio Sur y el telescopio de Magallanes se pudo estudiar el supuesto
fenómeno óptico de desviación de la luz producido por las nubes de gas el gas
que rodean a las galaxias. Las fotos generadas ponían una mancha sobrepuesta a
los lados y rodeadas de por óvalos que representaban donde había cantidad mayor
de materia. Tales manchas estaban en las zonas de las galaxias y separadas de
las nubes de gas. Esta observación demuestra la existencia de la materia oscura
para muchos físicos.[112]
La energía ordinaria que existe en el universo se capta en la luz de las
estrellas, pero también en los rayos cósmicos.
La luz se puede definir como la radiación electromagnética que es captada
por el ojo humano. Algunos rangos de esa radiación son imperceptibles para el
hombre, pero los captan otros animales. Hay otros rangos que no capta ningún
ser vivo. Está constituida por unas partículas elementales denominadas fotones.[113]
A los fotones Albert Einstein les
llamaba cuantos de luz. Estas partículas no tienen masa, ni carga eléctrica, ni
se desintegran en el vacío.[114]
No tiene una forma que se pueda asociar claramente con nuestra experiencia
sensible. Viajan a una velocidad de 300 000 kilómetros por segundo en el vacío.
Esa es la velocidad límite a la que pueden viajarse en la naturaleza y los
fotones pueden hacerlo justo porque su masa es nula. Hipotéticamente existe una
partícula que puede superar la velocidad de la luz. Se llama taquión. No se ha
encontrado evidencia experimental de su existencia.[115]
Volviendo a los fotones, he de decir que no pueden ser frenados, existen
sólo en movimiento. Ellos son producidos por cargas eléctricas en movimiento. Generan
fuerzas eléctricas y magnéticas. Es
decir, el fotón no es la onda eletromagnética, pero sucede con ella. La luz
cuando viaja por el espacio se comporta como onda y cuando interacciona con la
materia se comporta como partícula.
Antiguamente se creía que la luz era un fenómeno provocado por los ojos.
Era una emanación que salía de ellos y chocaba con las cosas. A esta
explicación se le ha llamado teoría pitagórica de los rayos táctiles. Estuvo
vigente en Occidente por más de 1500 años. En el mundo árabe fue criticada por
Abu Ali ibn al-Hasan ibn al Haitham, mejor conocido como Al-hazán (ca.
965-1040). Demostró que la teoría de los rayos táctiles estaba mal. Concluyó
que la luz venía de los objetos a los ojos y no al revés. Poner una lupa en el Sol frente a un papel es
la sencilla demostración de que ella no proviene de nuestro sentido de la vista.
Igualmente, la construcción de una cámara oscura es la demostración de que la
luz es externa al sujeto. La teoría nueva que sustituyó a esta explicación se
llama óptica geométrica. Permite
predecir el comportamiento de la luz proyectada por un cuerpo luminoso sobre
otro opaco, aunque no explique su estructura. Asume que ella envía rayos. Esos rayos se
reflejan (cambian de dirección) y se refractan (cambio de dirección y velocidad
de la luz al pasar por un medio como el aire o el agua). En siglo XVII también
se discutió si su naturaleza era la de un corpúsculo (así lo creía Newton) o la
de una onda (así lo creyeron Robert Hooke y Hans Cristian Huygens). Cabe
mencionar que Huygens estudiaba fenómenos de refracción atmosférica: los espejismos, el parpadear de las estrellas
o la deformación del disco del sol o de la luna cuando están cerca del
horizonte. En el siglo XIX el físico francés Jean B. Foucault pudo demostrar
que la velocidad de la luz se retrasaba en el agua 33% respecto al agua.
Algunos consideraban que existía un medio invisible del desplazamiento de esas
ondas al que llamaron éter. Así que se desechó la teoría corpuscular de la luz.
Ya luego se determinó que esas eran ondas de una fuerza electromagnética y se
demostró que no existía el éter. Se sabe
que la luz se produce cuando hay el desplazamiento de cargas eléctricas. Esta teoría electromagnética de la luz
resucitó la teoría corpuscular de la luz que mostraba que ella también se
comportaba como gránulos continuos, como sucede con la impresión de la luz en una
placa fotográfica. La radiación se comporta como un gránulo (con dirección
definida) y no como una onda. Hoy en día se asume su doble naturaleza: de
corpúsculo y de onda.[116]
En el caso de la luz emitida por el Sol, se sabe que ella llega en 50%
luz infrarroja, un 40% luz visible y un 10% luz ultravioleta. Esta última es
filtrada por una capa de la atmósfera llamada ionósfera.[117]
Los rayos cósmicos constituyen una radiación que viene del espacio, en
parte de nuestro Sol y de más lejos, especialmente de ahí. Están constituidos
por una diversidad de componentes: rayos X, rayos gamma, protones, neutrones,
electrones, partículas alfa, mesones, neutrinos, muones, etc. La mayoría de
estos rayos vienen de la constelación de Centaurus, donde hay una galaxia de
núcleo activo que los emite. También provienen en algún porcentaje de las
explosiones de las supernovas. También
pueden provenir de nuestra galaxia. En general son provocados por un evento
astronómico sumamente energético que lanza núcleos atómicos a altas velocidades
y que impactan contra la atmósfera, la cual, los detiene. Esto hace que los
gases de las capas superiores de la atmósfera se destrocen y sean reabsorbidos
por otros átomos de otros gases y se vuelvan isótopos que fluctúan entre el
nitrógeno 12 y el carbono 14. Éste
último es asimilado por los serse vivos. Esto es lo que permite la datación de
sus fósiles, ya que tiene un periodo de desintegración de 5730 años. La
radiación cósmica está formada fundamentalmente en un 98% por protones y
partículas alfa (núcleos de átomo sin sus electrones que tienen dos neutrones y
dos protones), y en un 2% por electrones y partículas pesadas ionizadas.[118]
Siendo más preciso se suele hablar de dos tipos de radiación cósmica: la
primara (compuesta por las partículas que vienen del espacio exterior) y la
secundaria (que genera nuevas partículas en la atmósfera y que descienden hasta
el nivel del mar).[119]
También se puede hablar de radiación cósmica galáctica (que proviene de fuera
de nuestro sistema solar) y radiación cósmica solar (que proviene de nuestro
sol, especialmente de sus ráfagas).[120]
En el espacio esta radiación viaja a altas velocidades, incluso casi al
90% de la velocidad de la luz. Ella choca contra muchas moléculas que hay en el
medio interestelar y rompe a los átomos que hay de carbono, nitrógeno, oxígeno
y hierro. Los transforma en elementos ligeros: litio, berilio, boro.[121]
Esta radiación es repelida en parte por el campo magnético de la Tierra, por el
viento solar y la atmósfera terrestre, de tal manera que la radiación que llega
al nivel del mar es mínima y compatible con la vida.
Los rayos cósmicos fueron descubiertos en 1912. Fueron descubiertos
porque en 1785 los científicos detectaron una corriente eléctrica en la
atmósfera. Entre 1911 y 1913 el físico austriaco V.F. Hess hizo varios
experimentos en globos aerostáticos con unos aparatos llamados electroscopios
(que medían la carga eléctrica en el cielo). Ya había un precedente anterior de
este fenómeno detectado por otros físicos, algunos pensaban que el fenómeno se
originaba en la Tierra otros en el espacio. Finalmente se confirmó que provenía
del exterior. R. A. Millikan lo confirmó
y en 1926 bautizó al fenómeno como rayos cósmicos.[122]
La energía oscura es una especie de energía que se encuentra en el
espacio en regiones donde aparentemente hay vacío e incluso entre los cuerpos.
Es un campo que llena al universo con una densidad mínima, pero su distribución
es uniforme, al parecer. Se calcula que en la Tierra hay 7 mg de energía
oscura. Esta energía representa el 68%
del contenido del universo. Es un tipo
de energía detectado en 1998 cuando se estaba estudiando la aceleración del
cosmos. Ese efecto no lo puede causar ni la materia ni la energía ordinarias. No se sabe su origen.
El origen del universo
Desde la antigüedad hasta la
actualidad han surgido muchas explicaciones de carácter mitológico, religioso y
científico, algunas de ellas peleadas y otras en consonancia. Una explicación que se solía dar desde el
sentido común es que el mundo era un plato que tenía una bóveda fija
inamovible. No obstante, si la Tierra fuese redonda, eso implicaría que ésta
estaría rodeada por la esfera del universo. Eso constituiría un asunto de
máximo interés para el hombre, según cuenta Isaac Asimov.[123] Ahora bien, redonda o no, el universo siempre
fue objeto de estudio para el ser humano desde que tenemos noticia y
seguramente desde la Prehistoria.
En Occidente han existido dos grandes teorías científicas respecto al
origen del universo: una que sostiene que el universo es estático (teoría
del universo estacionario) y otra que dice que éste tuvo un origen a través
de una gran explosión (teoría del Big Bang). Ambas visiones tienen sus antecedentes en el
modelo aristotélico de un universo estático y eterno, y el modelo agustiniano
de un universo creado por Dios.
Aristóteles pensaba en un universo eterno en el que la Tierra estaba en
su centro. Para él ya era redonda. A diferencia del argumento religioso de los
pitagóricos quienes también la consideraban redonda por ser la esfera la figura
perfecta en el cosmos, el Estagirita la consideraba redonda por razones
empíricas: porque la sobra de la Tierra se proyectaba circular en los eclipses
lunares y porque la estrella polar parecía cambiar de posición cuando se veía
desde el Sur que cuando se veía desde el Norte en los barcos griegos. Luego, Ptolomeo completó el modelo
aristotélico, quien consideró que alrededor de la Tierra había ocho esferas que
transportaban a la Luna, el Sol, los cinco planetas conocidos en aquel entonces
(Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno) y una última que contenía a las
estrellas. Para Aristóteles tanto la
Tierra como las estrellas eran inamovibles. Todos los demás cuerpos celestes
eran los que se movían. La tradición
cristiana asumió dicho paradigma, pero asumió la herencia oriental proveniente
de los hebreos, egipcios y mesopotamios de que la Tierra era un cuerpo plano.
Dicho paradigma permaneció
prácticamente sin cambios hasta 1514 cuando Nicolás Copérnico propuso que el
Sol era el centro del universo mientras que la Tierra y los demás planetas
giraban en torno a él en órbitas circulares. Tan
sólo había un antecedente a Copérnico que era Aristarco de Samos, quien postuló
que la Tierra giraba alrededor del Sol, el cual era un cuerpo estático en su
opinión. Éste había propuesto que la Tierra giraba alrededor del Sol, pero los
demás planetas alrededor de la Tierra. Dicha idea heliocéntrica fue reforzada
por las observaciones telescópicas de Galileo, quien al observar que las lunas
de Júpiter se movían alrededor del Sol constató que era posible que no todo
cuerpo girara en torno a la Tierra y que ésta podría girar alrededor del otro cuerpo
celeste. La invención del telescopio fue fundamental para el desarrollo del
conocimiento del universo. Aunque en
estricto sentido no inventó el telescopio, pues los holandeses ya los habían
inventado y desde el siglo XIII se sabe había catalejos, la aplicación
astronómica surgió con él y con Thomas Harriot.
Ahora abordaré la otra perspectiva de un universo originado, la de San
Agustín. Aunque también había heredado el modelo aristotélico-ptolemáico, se le
ocurrió la genial idea de que éste tuvo un comienzo. Se basaba por supuesto en
el libro del Génesis para sostenerlo. Pero lo justificó con un argumento
racional y no solamente con un acto de fe meramente de autoridad basado en la
Biblia. Él se daba cuenta de que la civilización estaba progresando y que ese
dinamismo implicaba un origen en el cual hubiera surgido el hombre y, también,
quizá el universo. El obispo de Hipona calculó que esto había ocurrido 5 mil
años antes de Cristo.
Esta última teoría es relativamente reciente en la ciencia. Surgió a
partir de las observaciones astronómicas de Edwin Hubble, quien en 1929 se dio
cuenta que el universo no era estático, pues las galaxias se alejaban de la
nuestra en un movimiento ordenado y proporcional, aunque en realidad, el
verdadero fenómeno es que todas las galaxias de alejan unas de otras. Hubble no
se atrevió a postular una explicación. Prefirió que la hicieran los físicos
teóricos. Él, junto con su asistente, Milton Humason, realizaron con mucho detalle
el seguimiento de dichos desplazamientos. Es interesante la biografía de
Humason, pues fue una persona de escasa educación que llegó hasta la
secundaria. Se vinculó con el observatorio en el que trabajó desde su
construcción. Él fue mulero para llevar materiales al sitio, luego trabajó ahí
como portero y fue subiendo de rango por su interés en la cosmología y su
metodicidad. Al grado que se convirtió en el asistente persona de Hubble en el
turno de la noche. Así que muchas de las observaciones de la expansión del
universo fueron hechas por él.
Sin embargo, el físico temerario que postuló un origen del universo a
través de una gran explosión fue George Lemaître, quien era astrónomo y
sacerdote. No sólo se basó en Hubble, sino también las
ecuaciones de Einstein y los cálculos de Sittle. Cabe mencionar que la tesis
había sido concebida por el físico ruso Alexander Friedmann, quien había
hablado de una creación del universo, pero murió antes de poder desarrollar
bien su teoría.[124]
Así que Lemaître quedó como el creador de dicho modelo. A la par, otro físico, Arthur Eddington
corroboró las tesis de Lemaître de la expansión del universo. Ambos postularon dicho
modelo dinámico que posteriormente fue conocido como modelo Lemaître-Eddington.
Eso rompía con el modelo estático del universo, que era considerado el único
posible. Éste fue propuesto por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle en los
años cuarenta y lo consideraron un principio cosmológico que suponía un
universo uniforme a través de todo el espacio (esto no debe de confundirse con
la constante cosmológica postulada por Einstein). Ellos aceptaban el movimiento de aparente
expansión del universo detectado por Hubble, pero lo explicaban diciendo que el
universo eternamente estaba creando materia y galaxias. Ellos
denominaron a su teoría como modelo del universo estacionario. También
es conocido su modelo como el de la creación continua. Dicho modelo había sido elaborado previamente
por el físico James Jeans.[125]El
modelo Lemaître-Eddington también rompía con otro modelo que entendía al
universo como algo plano, que posee un equilibrio entre su tendencia a
expandirse y contraerse gravitatoriamente y sin curvaturas: el modelo de
Einstein-De Sitter.[126]
Contrariamente al principio cosmológico, en 1931 Lemaître publicó un
artículo “El universo en expansión” en Monthly Notices of Royal AStronomical
Society en el que postuló la hipótesis de un proto-universo del que surgiera la
energía de universo y se condensara en materia. Incluso le llamo “huevo
cósmico”. En 1946 esta hipótesis del Big Bang se vio reforzada por otra
hipótesis: la de una radiación fósil detectable de dicha gran explosión. La idea de fondo es que no hubo tiempo para
que el calor fluyese de una región a otra del universo primitivo, y por lo
tanto, su temperatura tenía que haber
sido igual en todas partes y es la razón por la cual la temperatura de esa
radiación iba a ser la misma.[127]
La idea fue propuesta por el mismo Lemaître y fundamentada fuertemente por el
astrónomo George Gamow, estudiada por Philiph J.E. Peebles y, luego, confirmada
la existencia de susodicha radiación en 1965 por los astrónomos Arno Penzias y
Robert Wilson. Cabe mencionar que el nombre de “teoría del Big Bang” fue
acuñado por Gamow y popularizado por
Fred Hoyle en un programa radiofónico cuando habló en contra dicha teoría para
defender la teoría del modelo estacionario. Es curioso que los astrofísicos
experimentales no buscaron dicho tipo de radiación por falta de comunicación
con los físicos teóricos.[128]
En fin, lo que Penzias y Wilson captaron accidentalmente fueron unas microondas
que apoyaban la tesis de la explosión, así que también se le ha llamado a esto:
radiación del fondo cósmico de microondas. Ellos estaban trabajando en un nuevo tipo de
antena para los laboratorios Bell. Ellos estaban tratando de corregir la
estática que se producía en las comunicaciones de los barcos con las estaciones
de tierra. Así que se diseñó un nuevo
tipo de antena que podía distinguir de dónde provenía la estática. Dicho
aparato fue diseñado por Karl Jansky. Sin embargo, parecía haber un defecto
porque seguía captándose un ruido que interfería con la señal de la antena. Tras
estudiarlo, se dieron cuenta que era la radiación de fondo microondas del Big
Bang. Esa radiación de fondo se
deducía porque el universo en un principio, cuando todo estaba muy junto y en
expansión generó una liberación de electrones que no fueron captados por ningún
átomo una vez que el universo era más grande y frío. Eso implica una radiación
de fotones que surgió desde el inicio y que perdura en la actualidad.
Este fue el descubrimiento de una radiación electromagnética atribuible
al big bang. Eso es la radiación de fondo cósmico.[129] No se debe de confundir con otro fenómeno
parecido, pero distinto que es el de las ondas gravitacionales. Éstas son
perturbaciones gravitatorias en el continuo espacio-tiempo producidas por un
cuerpo masivo acelerado y que lo hacen a la velocidad de la luz.[130]
Shahen Hacyan las define como olas en el
espacio tiempo que se propagan a la velocidad de la luz.[131]
Son ondas que no se pueden captar como
el sonido o la luz de manera directa, ya que son muy débiles. Einstein incluso
murió sin saber si ellas eran reales o no. Ellas son captadas por aparatos
especiales. Joseph Weber emprendió la proeza de diseñar una máquina que detectara
dichas ondas. En 1969 lanzó un artículo
en el que afirmaba haberlas detectado. Pero no gozó de credibilidad por la
falta de precisión de su aparato. Sin embargo, despertó el interés de la
comunidad científica. Se diseñaron varios aparatos que terminaron en fracaso.
Pero hubo uno que logró el éxito en E.U.A. Se llama LIGO. Costó mil millones de
dólares. Consta de do detectores separados en dos extremos opuestos de
Norteamérica: uno en Livinsgton, Luisiana y el otro en Hanford, Washington. Se
abrió en 2002 y estuvo abierto hasta 2010 en una fase experimental que llevó a
su mejoramiento para hacerlo más sensible.
Fue reabierto en 2015. El 14 de septiembre de ese año, antes de la
inauguración, los detectores LIGO captaron en GW150914 una señal de unas ondas
gravitacionales. Fue una vibración que
duró unas cuantas décimas de segundo.
Correspondí al choque de dos hoyos negros. En 2017 se instaló otro detector, el Virgo,
en Italia. Éste el 17 de agosto de ese
año detectó el choque de dos estrellas de neutrones. Ahora está el proyecto de poner detectores en
el espacio por parte de algunas naciones.
Los eventos que producen ondas
gravitacionales son: el big-bang, la colisión de hoyos negros, la colisión de
estrellas neutrones, la explosión de supernovas, los pulsares, los sistemas
binarios de estrellas y pulsares. Así que varios equipos de científicos
diseñaron modelos matemáticos para describir el comportamiento de las ondas de
esos tipos de fenómenos y que pudieran ser utilizados por ese aparato. Aunque las ondas gravitacionales de la gran
explosión no fueron captadas en realidad por Penzias y Wilson, si captaron
ondas del espacio que condujeron al estudio de las ondas gravitacionales.
Vuelvo
propiamente al big bang. Además de la radiación de fondo, la existencia de
tanto hidrógeno en el universo sugería que éste había contenido una gran
cantidad de radiación con una temperatura muy elevada. Se sospechaba que dicha
radiación no podía ser homogénea absolutamente, de lo contrario las estructuras
del universo jamás se habrían formado. Tales picos de la radiación habían sido
predichos teóricamente en los años 70 por los astrónomos Sakharov, Peebels y
Yu. Sunyaev y Zeldóvich. En 1992 el Satélite COBE detectó fluctuaciones en la
radiación de fondo, que eran variaciones minúsculas de temperatura. Ya a nivel
macroscópico hay lugares más calientes y más fríos en el universo. El mapa de
estas fluctuaciones fue perfeccionado por el satélite europeo Planck y que no
sólo nos muestra al universo actual, sino a las densidades del universo
primitivo. Se observa que en hace 380 mil años después del Big Bang era casi
homogéneo. Esa es la foto más antigua del universo que se tiene. Todo apuntaba
a la gran explosión. También se sabe que
el papel que tuvieron la materia y energía oscuras en el agrupamiento de las
cosas que existen fue importante. La
materia permitió la cohesión de las estructuras que se formaron. En las recreaciones computarizadas aparece
agrupada en forma de filamentos, como un amasijo de telarañas. Su desplazamiento
se sabe que no fue próximo a la velocidad de la luz. La energía obscura
participó de la aceleración de la expansión del universo. Se sabe que hace 4 mil millones de años empezó
la aceleración del universo.
Con tales evidencias, la idea de un universo estático ha sido abandonada
por la mayoría de los físicos actuales. Antes de eso, en los años cincuenta, hubo una
gran polémica porque para muchos la idea de una gran explosión era una
hipótesis religiosa que científicamente reforzaba la explicación cristiana San
Agustín y reforzada por Santo Tomás de la creación divina del universo. Pero,
la evidencia empírica despejó las dudas.
Cuenta el geofísico Robert M. Hazen respecto al Big Bang: “Ese momento de
creación sigue siendo el más elusivo e incomprensible, el evento más definitivo
de la historia del universo. Se trató de una singularidad: una transformación de
nada a algo que sigue estando fuera del alcance de la ciencia moderna o de la
lógica de las matemáticas. Si buscas indicios de un dios creador en el cosmos,
el Big Bang es el lugar indicado para empezar”.[132]
Desde
una perspectiva similar dice Trinh Xuan Thuan que la materia del universo
surgió de la energía del vacío.[133]
Pero, como dice Hazen, incluso la idea del vacío se queda corta, porque antes
del universo no había nada: ni volumen, ni tiempo, ni nada que contuviera al
vacío. Tampoco la idea de explosión es
muy acertada. Según Antonio Lallena, es más correcta la analogía de hacer un
pan de pasas, que al elaborarlo la levadura hace que la masa se expanda siendo
las galaxias las pasas que se irían alejando unas de otras conforme crece la
masa del pan.[134]
Otra analogía que maneja National Geographic en su documental Ciencia al
desnudo: el Big Bang es la de un fuelle que lanza aire, pues desde un punto
minúsculo se expande todo el aire, y así de manera análoga el universo se
expandió.[135]
Revisemos cómo fue el proceso. En
un principio existía el vacío. En un sentido filosófico se entiende como la
ausencia absoluta de materia y energía. Sin embargo, esa nada no existe. Lo que hay es un vacío cuántico. Este es el
vacío que realmente existe. Se refiere a un estado de mínima energía que puede
tener cualquier sistema físico. La energía que hay en ese vacío permite la
formación de partículas que se reintegran a dicho vacío y que se explica por
las leyes cuánticas.[136]
Para Parménides el no-ser (otra
conceptualización del vacío) no existía. Tampoco existía en el mundo sublunar
de Aristóteles. En su lugar existía el éter. La idea de este fluido invisible
perduró hasta que la física contemporánea no fue necesaria con la teoría de la
relatividad de Einstein y los experimentos previos que hicieron en los siglos
XVIII y XIX por medir al éter James Bradley (quien trató de hallar si el éter
se pegaba al planeta o generaba un tipo de viento) y con la existencia de que
la luz se desplaza a la misma velocidad en todas direcciones sin que exista una
sustancia que la altere (Albert A. Michelson y Edward W. Morley).[137]
En términos de física cuántica el vacío no es exactamente la ausencia
absoluta de ser. Es la ausencia de materia y energía en un sentido no tradicional.
Es como una especie de mar invisible sin espacio ni tiempo en el que las
partículas y las antipartículas se creaban y destruían espontáneamente.
De repente, en un instante, surgió todo lo que existe y podría existir en
un punto más pequeño que el núcleo de un átomo. Fue energía pura que se
expandió rápidamente sin que existiera absolutamente nada. Fue una cosa que
sucedió en fracciones de tiempo menores a un segundo. Según Steven Weinberg
sólo se puede saber con cierta certeza qué pasó en la primera centésima del big
bang.[138]
Se sabe que, en el momento más remoto de la gran explosión, a los 10 segundos
elevados a menos, el universo tenía el tamaño de una partícula elemental.[139]
En un primer instante se generaron la luz y la supergravedad que era una única
fuerza que dominaba la naturaleza (de ella se desprendieron las actuales). De
ella se desacopló la fuerza nuclear fuerte. Comenzó la Inmediatamente vino la
inflación. El físico Allan Guth postuló la hipótesis de una sustancia
primigenia bastante inestable que llamó “inflatón” de la cual surgieron todas
las partículas ahora conocidas. Ella llenaba al cosmos uniformemente, permitiendo
su expansión extraordinaria. El inflatón
es una especie de campo que tiene un perfil parecido al de Higgs; constituyó un
falso vacío en que el que energía no es
la mínima posible pero se acerca a los valores cercanos a cero. Así pues
experimentó una gravedad repulsiva que lo expandió.[140]
Al terminar la inflación se desacopló la fuerza nuclear débil. Ese fenómeno
arrancó pares de partículas y antipartículas que se desprendieron del vacío. Gracias
a un experimento hecho con el proyecto ALICE del gran colisionador de hadrones
sugiere que el universo en un primer momento fue líquido de una viscosidad
extremadamente baja que contenía quarks[141]
y gluones. Pero además fue caliente y muy luminoso. Luego los quarks se agruparon en protones y
neutrones. Éstos a su vez formaron bariones y antibariones que surgieron de una
manera asimétrica. Un barión es una partícula subatómica formada por tres
quarks.[142]
El antibarión es una anti-partícula semejante al barión pero con carga
contraria. Lo que se sabe es que dominó un desequilibrio que permitió la
existencia de la materia. Los electrones
que habían surgido en el momento chocaron contra muchos positrones y en su
aniquilación mutua generaron fotones de alta energía que se sumaron a los ya
existentes, elevando la temperatura provisionalmente y entrando en una época de
dominación de la luz (es decir, dominado por la radiación). Después vino la nucleosíntesis,
es decir la creación de núcleos atómicos. Se sabe que la temperatura fue de
unos 100 mil millones (10 mil cuatrillones) de grados centígrados debido al
surgimiento el surgimiento de las primeras partículas: quarks, electrones y
neutrinos, para luego dar pie a partículas más complejas, fotones, protones y
neutrones con sus respectivas antipartículas (positrones, antineutrinos) hasta
que pasados cientos de miles de años se formaron los primeros átomos que en un
92% fueron de hidrógeno con un pequeño remanente de helio 8% y litio. A este
suceso se le llama nucleosíntesis, se dio aproximadamente a los 10 minutos del
Big Bang. En la nucleosíntesis primordial se formaron elementos químicos
básicos: isótopos de deuterio, isótopos de helio, isótopos de litio, isótopos
de berilio y algunos isótopos radiactivos. Este proceso se duró solamente tres
minutos. Surgió entonces la materia y la
antimateria. Pero la proporción de materia resultó ligeramente mayor y se
generó un universo de materia que destruyó a la antimateria. Aunque en honor a
la verdad no se sabe exactamente qué pasó, el mundo devino en lo que
actualmente es. Cabe mencionar que el modelo contemporáneo del átomo está
basado en Niels Bohr, quien en 1913 publicó sus investigaciones en la
Philosophical Magazine bajo el título “Sobre la constitución de los átomos y
las moléculas”. Por supuesto que dicho
modelo ha cambiado, pero sentó las bases para los descubrimientos
contemporáneos de la estructura de la materia y el origen del universo. Se sabe
que en un principio que las partículas elementales estuvieron expandiéndose,
colisionando en una especie de nube luminosa y muy densa que estuvo así por
miles de años. La densidad de materia
igualó a la densidad de la luz. Posteriormente vio la era de la dominación de
la materia ante el enfriamiento que la expansión del cosmos generó. La radiación dejó de ser más abundante o
igual de abundante que la materia. Había muchos protones, neutrones, electrones
y núcleos de helio de manera libre. El universo estaba en un estado plasmático.
Los electrones se combinaron con los protones y surgieron los primeros átomos
de hidrógeno y helio. A este proceso se
le llama la recombinación. Eso implicó que los electrones dejaran de andar
libremente, y andar interaccionando con los fotones libremente. Así se pasó de
un universo luminoso a uno transparente y menos acelerado que antes. No
obstante, quedaron algunos fotones con cierto tipo de onda flotando en el
universo, como testimonio de tal evento. Se forman los cúmulos que van a dar
origen a las galaxias. Esto implica la
formación de estrellas en un proceso llamado reionización. Las primeras
estrellas expedían luz ultravioleta que ionizó el medio intergaláctivo. Es
cuando se forman los nuevos elementos químicos.
La materia y la radiación se desacoplaron, es decir, dejaron de
transformarse espontáneamente una en otra. Finalmente viene un proceso de reaceleración
de la expansión del universo.
La formación de átomos reagrupó a la materia, dando lugar a la aparición
de estrellas y galaxias. Los primeros elementos que se formaron fueron el
helio, el hidrógeno, el litio, el berilio y el boro. Los demás elementos provinieron de la
actividad química que derivó de las estrellas. Algunos elementos pesados, como
el oro, no se sabe exactamente cómo surgieron, se especula que surgieron de la
explosión derivada de dos estrellas de neutrones. No obstante, en nuestro Sol
hay oro. Cabe mencionar que los elementos más abundantes en el universo son el
helio, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el neón, el sodio, el hierro y el
magnesio.
Por alguna razón, se han encontrado que las galaxias primitivas tienen
cuásares en su centro. La explosión de algunas estrellas supernovas generó nebulosas,
unas masas enormes de gas y polvo. Ahí se suelen encontrar fragmentos
materiales con carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, magnesio, silicio,
hierro, aluminio y calcio, elementos que constituyen la estructura de la vida y
los minerales. Estos elementos químicos
se formaron dentro de las galaxias y no en un principio por el big bang. También
se formaron otros elementos químicos que, al encontrarse entre sí y colisionar
entre sí generaron seguramente distintas partículas diminutas de minerales que
formaban un polvo cósmico que por fuerza de gravedad generan cuerpos rocosos
más compactos que apenas alcanzan el kilómetro de extensión que formaron protoplanetas
o planetésimos o planetesimales (de media milla de
tamaño), los cuales son cuerpos mayores que se destruyen o incrementan su masa
al entrar en contacto con otros iguales, hasta llegar a formar planetoides o
planetas. Un protoplaneta tarda miles de años para formarse, no se diga un
planeta. Algunas de esas formaciones
rocosas no logran conformar planetas ni incorporarse a una órbita dentro de un
sistema solar y tienen órbitas espaciales muy grandes, constituyendo así los
cometas.
La formación de galaxias
También, como resultado de la interacción físico-química de las nebulosas
se pueden formar planetas gaseosos y nuevas estrellas. Les nebulosas, que están
hechas de polvo cósmico a muy altas temperaturas. Algunas de ellas nunca
formarán una estrella, muchas otras sí. Se forma una estrella cuando las
fuerzas gravitatorias de una nube generan colapso y hacen que todas las partes
de la nube se acerquen más entre sí. Se enfrenta el gas caliente con el más
frío resistiendo el primero a la compresión. Pero, al centro, donde la
temperatura desciende notablemente -arriba de los diez grados del cero
absoluto- sucede la compresión Efectivamente la nebulosa se enfría muchísimo
antes de colapsarse y formar una estrella que arderá a 10 millones de grados. Eso permite la fusión nuclear de los protones.
El gas que está alrededor se caliente y vuelve brillante. Hay que considerar
que la nube tiene un tamaño miles de veces mayor al de la estrella que se
forma, pero la estrella tiene una densidad miles de veces mayor que la nebulosa
que le da origen.
El cómo las estrellas se organizaron en galaxias no es una cosa clara.
Hay dos teorías. Una postula que después de que se formaron las estrellas (la
cual ha sido prácticamente abandonada), éstas formaron racimos y paulatinamente
galaxias; otra propone que primero surgieron grandes aglomeraciones de materia
que se dividieron en galaxias. Se cree que se formaron nubes protogalácticas
que tenían su gravedad interna rotaban sobre sí mismas y al contraerse por su
propia gravedad formaron una concentración de materia en el centro. Esto
permitió la colisión de muchas estrellas que generaron estrellas supermasivas
que estallaron como supernovas o bien la creación de estrellas de neutrones. En
fin, esto pudo generar núcleos muy activos en muchas galaxias que eyectaban
energía y materia. Esto coincide con lo que se observa en las galaxias
elípticas y espirales. En el caso de la
vía láctea se sabe que primero se formó una grupo central con estrellas que
murieron rápidamente, eyectaron material que formó nuevas estrellas y así se
formaron los brazos con estrellas más jóvenes.
La observación astronómica muestra que las estrellas se crean en grupos,
a veces se desperdigan y se deshace el cúmulo. Las galaxias más antiguas
detectadas por los telescopios se ubican en los 480 millones de años después
del Big Bang. No obstante, es posible, que existieran desde antes. Los cierto
es que el movimiento de las galaxias en el principio fue muy violento y éstas
crecieron rápidamente porque las más grandes iban absorbiendo a las más
pequeñas. Algunas teorías sugirieron que
primero se formaron los agujeros negros antes que las galaxias; otras
postularon que ellos se crearon a la par de las galaxias absorbiendo y
generando materia en ellas. De hecho, es posible que toda galaxia tenga un
agujero negro, aunque en muchos casos, esté inactivo.
Respecto al surgimiento de los hoyos negros en esta cosmogénesis tampoco
tenemos datos exactos. En el momento del big bang era imposible. Pero en la
época de reinionización que se dio 280 mil años después del Big Bang, y que se
dio después de la formación de las primeras galaxias, al parecer, la teoría ya
arroja la posibilidad de la existencia de agujeros negros enormes y antiguos,
que les han denominado agujeros negros primordiales. Esos agujeros
negros primordiales se estarían “evaporando” actualmente. Dicha evaporación implica la emisión de
partículas semejantes a las que emiten los aceleradores de partículas.
La formación del sistema solar
En fin, fue así, a partir de un proceso como el anterior, cómo se formó el
sistema solar de la Tierra. En
específico nuestro Sol se cree que se formó 5 mil millones de años (y 9 mil después
del Big Bang) en una galaxia que tiene 12 mil millones de años.[143]
En el Sol, cada segundo, se están transformando 300 millones de toneladas de
hidrógeno en helio y la diferencia de materia se convierte en radiación. Cada
segundo pierde dos toneladas. Los fotones producidos en el núcleo tardan casi
un millón de años de salir del Sol. Cuando lo hacen viajan a una velocidad de
300 000km por segundo. [144]
Se ha calculado que se convertirá en una gigante roja dentro de 5 mil millones
de años que devorará a Mercurio, Venus y la Tierra. Luego se convertirá en una
enana blanca en 100 mil millones de años[145]
y perderá el control gravitacional sobre los demás planetas quedaron: desde
Marte hasta Neptuno. Y cuando se
acerquen otras estrellas al Sol, se irán dichos planetas y quedarán errando en
la galaxia.[146]
Finalmente, dentro de 7400 millones de años el sol se va a convertir en una
nebulosa planetaria. Pero, justamente, nuestro sistema solar se originó de una
nebulosa. Esto fue propuesto por el astrónomo Pierre Laplace, quien se basó en
la idea de Kant de que así había surgido este sistema planetario.
La hipótesis laplaciana actualizada sostiene que primero existió una
nebulosa mucho más grande que nuestro actual sistema solar con una temperatura
de -230 grados centígrados. Era de una
rotación lenta. Pero por su propio efecto gravitatorio se condensó en una región
central (el proto-sol) y se calentó. El
poco y el hielo circundante, los granitos de silicato y metales giraban
relativamente lento colocándose en órbitas cercanas por tener una masa
parecida. Muchos fragmentos chocaron juntando sus masas, las cuales se
ralentizaron y chocaron con otros fragmentos más acelerados de tal manera que
fueron incrementando su masa y así sucesivamente. A este proceso se le llama
coalescencia. Estos cuerpos mayores, al
chocar con otros fusionaron sus masas en un cuerpo mayor que ya podemos
denominar planetésimos en los anillos que rodeaban al centro. Llevó unos diez
mil años aproximadamente. Por simulaciones de computadora se ha obtenido un
cálculo de 100 planetésimos del tamaño de la Luna que se formaron en las
órbitas de los planetas rocosos. De los
choques entre ellos se formaron nuestros planetas. Esos planetésimos se fueron
fundiendo hasta que formaron planetas de tipo rocoso en los anillos cercanos al
Sol. Se cree que esto llevó entre 10 y 100 millones de años. El viento
solar expulsó el polvo y el gas que nunca se incorporó a los planetesimales y
junto con grandes cantidades de agua en forma de vapor se concentraron en los en
los anillos externos con sus pequeños planetésimas que atrajeron grandes
cantidades de gas, especialmente en sus órbitas, así que formaron planetas
gaseosos. Eran cuatro grandes
planetesimales. Para cuando estos planetas se formaron el protosol ya era una
estrella. Efectivamente se cree que la influencia gravitatoria de Júpiter fue
la que evitó que se formara un planeta rocoso después de Marte, así que terminó
constituyendo un cinturón de asteroides. La formación de Saturno llevó el doble
que la de Júpiter, la de Urano llevó diez veces más y la de Neptuno veinte.
Júpiter lanzó muchos planetesímales con su órbita hacia el Sol, otros se los
tragó y otros los mandó a la región transneptuniana, formando así la nube de
Oort y los planetas enanos: Plutón y Caronte.
La radiación del sol mandó hacia las afueras del sistema solar, gas y
otros materiales circundantes, entre ellos algunos planetésimas,
constituyéndose así la nube de Oort con sus respecticos cometas. [147]
El sistema solar como tal se formó
hace 4550 millones de años.[148]
Unos cientos de millones de años después surgió la Tierra. Se cree que tiene
4000 millones de años de antigüedad, 1200 años menos que la Luna. Consta de una
estrella y ocho planetas, un planetoide que fue considerado planeta, un
cinturón de asteroides, y el cinturón de Kuiper, que es una acumulación de
cuerpos helados, planetoides y cometas que están más allá de Neptuno; y por
último está la Nube de Oort, que es una acumulación de miles de millones de
objetos transneptunianos de periodo gravitacional largo que fueron eyectados
del Sistema Solar cuando se creó. En el
Sistema Solar se formaron dos tipos de planetas: los interiores (rocosos y
pequeños) y los exteriores (gaseosos y grandes). En el Sol se crearon
prácticamente los elementos químicos de nuestro planeta: 92 de ellos han sido
detectados dentro de su estructura.[149]
La Tierra, al principio era muy caliente y sin atmósfera. La emisión de
gases de las rocas fue la que formó la atmósfera, aunque con una composición
muy distinta a la actual. Fueron los primeros vivientes fotosintéticos los que
cambiaron su composición. Ahora bien, la composición geológica de la Tierra es
un muy semejante a la de la Luna. Sin embargo, no tiene un núcleo metálico como
el de Tierra, y su movimiento en torno a nuestro planeta tiene mucho movimiento
angular, lo que significa que se está ajustando en torno a ella. Así que la
explicación que queda es que la Luna salió de la Tierra. El astrónomo George Darwin (hijo de Charles
Darwin) postuló que esta última cuando se formó estaba a en estado líquido y
que rotaba tan rápido que la fuerza centrífuga hizo que un glóbulo emergiera a
través de su ecuador al espacio y quedara dando vueltas a su alrededor. Hoy en
día se sabe que esto no es posible. Se tiene la hipótesis de que la Luna surgió
de una colisión entre la Tierra y un planeta similar en tamaño a Marte (que ha
sido bautizado Tea) en un ángulo muy cerrado poco después de su formación. Tea
era una especie de planeta troyano que compartía la órbita con la Tierra que, al
crecer su masa, se desestabilizó y chocó contra nuestro planeta, destruyéndose.
Dicho choque lanzó al espacio una gran cantidad de material de ambos objetos
quedando atrapado en la órbita terrestre y formando la Luna. Se cree que esto sucedió hace 4533 millones
de años.[150]
En fin, nuestro hogar se ubica en
el Sistema Solar, el cual pertenece a la Vía Láctea. Estamos situados a 26 mil años luz de su
centro en uno de sus brazos, denominado brazo de Orión.[151]
Es una galaxia de aproximadamente 200 mil millones de estrellas con grandes
nubes de gas y polvo que mide en extensión 100 mil años luz, tiene forma de
espiral y en el centro posé un hoyo negro, que es conocido como SgrA. Su masa
equivale a 4 millones de soles y su radio es 150 millones de kilómetros (que es
la distancia que media entre la Tierra y el Sol).[152]
La antigüedad de nuestra galaxia parece que es de 12 mil millones de años. Ella
a su vez está inserta en el Gran Grupo Local que es un cúmulo de aproximadamente
50 galaxias y de 10 millones de años luz de extensión. Dentro del Gran Grupo
Local hay tres galaxias masivas: la nuestra, Andrómeda y la M33; el resto son
galaxias enanas. Está a su vez dentro del Concilio de Gigantes que es un anillo
de galaxias con 14 galaxias gigantes. En su centro está en Gran Grupo Local.[153]
El gran grupo Local está muy cerca del cúmulo de Virgo, que a su vez está
dentro del supercúmulo de Virgo (o supercúmulo Local) que abarca a otros grupos
de cúmulos con una extensión de 100 millones de años luz.[154]
Algunos consideran que el Gran Grupo
Local está siendo absorbido por el cúmulo de Virgo, otros lo consideran parte
de éste. El cúmulo de virgo está en
dirección a dicha constelación, por eso su nombre. Contiene alrededor de 1300 a
2000 galaxias y está en la región central del supercúmulo de Virgo.[155]
Éste, a su vez, contiene alrededor de 100 grupos y cúmulos dentro de sí. Éste a
su vez estaría dentro del Complejo de Supercúmulos Piscis-Cetus.[156]
Dicho complejo tiene una dimensión de 1000
millones de años luz. Está integrado por cinco supercúmulos: el de
Piscis-Cetus, la Cadena Perseo-Pegaso, la Región del Escultor y Lanikea.[157]
Por cierto, algunos cosmólogos sostienen que nuestro Gran Grupo Local en
realidad está en el supercúmulo de Lanikea, y no en el de Virgo.[158]
Por ejemplo, eso lo sostiene el
astrónomo español Eduardo Battaner.[159]
La expansión del universo
El universo observado hasta el momento con los telescopios alcanza un
diámetro de 93 000 millones de años luz. Se sabe que además hay más cosas más
allá que no hemos podido observar.[160]
El universo se fue enfriando progresivamente mientras se seguía
expandiendo. El movimiento inicial fue
muy rápido, mayor a la velocidad de la luz; inició de algo más pequeño que un
átomo, que luego tomó el tamaño de una pelota de beisbol y pasado el primer
segundo de existencia del universo éste ya era mayor que el sistema solar unas
mil veces. Obviamente siguió creciendo. A este proceso de hiper-expansión se le
llama inflación cósmica. Las observaciones
actuales de explosiones de supernovas, hace sospechar a los físicos que el
universo continúa expandiéndose de manera acelerada, quizá provocado por una
constante cósmica o por energía que no alcanzamos a captar directamente, nos
resulta desconocida y que ha sido llamada energía obscura. Se cree que el 72%
de la energía del cosmos es de este tipo.[161]
Actualmente la temperatura del cosmos es de -270.4 grados centígrados. Así que
realmente la expansión genera menor densidad y más bajas temperaturas. Por
ejemplo, se sabe que a los 10 minutos del big bang la temperatura era de 100 millones
de grados centígrados y su tamaño era 100 millones de veces menor al actual.
En un principio todo era una sopa de energía pura a muy alta temperatura.
Su enfriamiento permitió la formación de
la materia, y lo que antes era una sola fuerza unificada se manifestó en cuatro
fuerzas distintas: la gravedad, la fuerza nuclear fuerte (que es aquella que
une a los núcleos atómicos), la fuerza nuclear débil y el electromagnetismo. La
formación de la materia, de las estrellas y galaxias llevó miles de años. Se
cree que los protones y neutrones se formaron a los tres minutos de existencia,
pero los átomos surgieron 380 mil años después cuando el universo era mil cien
veces más pequeño que hoy y cuya temperatura era de 3300 grados centígrados,
esto permitió un fenómeno denominado recombinación, que consistió en la
asociación de entre núcleos y electrones, cosa que antes no había ocurrido,
dejando que la radiación del cosmos siguiera su ruta aparte, siendo ella la
radiación fósil del big bang; la materia recién creada no estaba uniformemente
distribuida, tenía variaciones pequeñas en densidades, hecho que permitió en un
futuro se generasen todos los cuerpos celestes que iban a existir por efecto de
la fuerza de gravedad; pasados 200 millones de años se formaron las primeras
estrellas, y en miles de millones de años se formaron las galaxias. La distribución
actual del universo se explica también por fuerzas gravitatorias en torno a
materia que no vemos, pero que debe estar ejerciendo su fuerza sobre ellas. Se
le ha llamado a este componente materia oscura.
Es posible que el porcentaje de materia oscura sea mayor al de la
observable. Los cálculos hacen pensar
que el 95% de universo a partir del cosmos conocido es de materia obscura. La
teoría del origen del universo del Big Bang supone un universo caliente. Sin
embargo, hay otro tipo de teorías, como teoría cuántica de lazos, que pretende
unificar a la relatividad general con la mecánica cuántica. Bajo dicho modelo
el universo no surgió por una gran explosión, sino por un gran rebote, Big
Bounce. Esto supone un universo eterno que estaba contrayéndose hasta que
encontró una singularidad y se volvió a expandir. Tampoco se sabe si dicha contracción va a
volver a darse y rebotará eternamente o si nunca más va a pasar. Actualmente los científicos que estudian esa
línea teórica, están buscando una radiación que sea residuo de ese rebote para
poder avalar su validez. Ciertamente no goza de tanta credibilidad como la
teoría del Big Bang.
El físico español Iván Agulló reconoce que en pleno siglo XX, ante la
imposibilidad de una teoría del todo que explique cómo interactúan las cuatro
fuerzas del universo, y ante supuestos teóricos sin fundamentación matemática y
empírica como el inflatón, la ciencia actual no sabe realmente si el universo
es eterno en el tiempo o si tuvo un comienzo. Realmente no lo sabemos.[162]
Lo que parece saberse con certeza es que el universo comenzó a expandirse hace
13 730 millones de años (con un margen de error de 120 millones de años; por
eso algunos prefieren redondearlo a 13800 millones de años).[163]
Se sabe gracias al satélite COBE (Cosmic
Background Explorer) que dibujó un mapa de la radiación cósmica de fondo a
partir de 1989 y sus resultados se anunciaron en 1992. En 2003, la misión WMAP
(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) midió a la densidad de masa del universo
para saber si tiene la densidad crítica para existir sin colapsar. El valor obtenido fue de 9.47 X10 -30
gramos. Si las mediciones son correctas,
esto significa que estamos cerca ante un universo que cada vez crecerá menos,
pero que nunca se volverá frío o un gran infierno. En caso de que el universo tuviera una
especie de fin por no alcanzar esa densidad, es posible que le resten 10 000
millones de años, pero nadie sabe los tiempos que demoraría realmente para
colapsar.[164] No obstante no tenemos certezas absolutas.
Podría ser que el universo sí tenga un fin, podría ser infinito y eterno. El
propio Stephen Hawking en su Historia del tiempo consideró que era muy
posible que el universo no tuviera límite ni origen.[165]
Una de sus dudas respecto a la teoría del big bang es que en su expansión rápida
y caliente las burbujas formadas no podrían unirse, y generarían un universo no
uniforme, a diferencia de lo que alcanzamos a observar como el actual universo uniforme.[166]
Podría ser un conjunto de multiversos. Los multiversos son regiones de uno solo
y mismo universo, pero que están desligas entre sí, es decir, no pueden verse
ni influirse entre ellas. Podría ser el producto de un diseño, o bien,
simplemente del azar, de fuerzas naturales que operan ciegamente. Quizá entonces convenga concluir con esta
gran reflexión que hace Gerardo Herrera: “Con todo esto, existimos, somos
percepciones y sentimientos de un apiñado arreglo de átomos capaces de producir
sueños”.[167] Así es, soñamos tantas cosas, entre ellas:
saber cuál es nuestro origen.
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[2] Ibidem.
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[8] S.
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[9] Javier
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[10] S.
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[12] Arthwr
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[29]
Wolfgang Pauli descubrió este principio en los electrones. Dos electrones no
pueden ocupar el mismo lugar. Y si lo
están, lo están porque tienen distintas velocidades. Este principio es el que
explica que la materia no pueda comprimirse arbitrariamente (Cfr. Shahen
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[85] Julieta
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[86]
Las enanas blancas fueron descubiertas a principios de los años 20 del siglo
XX. Eran tres estrellas pequeñas de baja luminosidad de un color blanco y que
giraban en torno de Sirio. Cuando se
calculó su masa se percataron de que tenía un radio de 20 mil kilómetros (tres
veces mayor que la Tierra) y que era muy pequeño para una estrella (Cfr. Shahen Hagyan, Los hoyos negros y la
curvatura del espacio-tiempo, edit. FCE, 3ª ed., México, 2014, p. 47).
[87] Isabel Ferro Ramos, Diccionario de Astronomía, edit.
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[88]
La estrella de neutrones no solamente tiene neutrones en su contenido. También
tiene protones, y en su atmósfera tiene capas de carbono, helio e hidrógeno. Su
tamaño puede llegar hasta 2.5 veces la masa de nuestro Sol. Este concepto
apareció por primera vez en 1934 en un artículo científico de los astrónomos
Walter Badee y Fritz Zwicky sobre las supernovas. Explicaban que durante la
explosión de una supernova se generaba una energía tal que en su centro solo
quedaban neutrones. Pero, además, en algunos casos este fenómeno no se agota,
sino que mantiene su equilibrio. En 1967
Jocelyn Bell descubrió un pulsar. Años después se concluyó que éste era una
estrella de neutrones (Cfr. Shahen Hagyan, Los hoyos negros y la curvatura
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[140]
Enrique Fernández Borja, El vacío y la nada. ¿Qué había antes del Big Bang?
Edit. RBA, Navarra, 2015., p. 118.
[141]
Los quarks son partículas que se cree forman a los hadrones, es decir, aquellas
partículas de los átomos que están sometidas a interacciones fuertes, es decir,
a la fuerza nuclear fuerte. El otro
tipo de partículas atómicas que no responden a dicha fuerza nuclear son los
leptones (electrones, neutrinos y muones). Los hadrones son más pesados y los
leptones más livianos. Por eso es que los electrones orbitan en torno al
núcleo. Los quarks fueron descubiertos por Murray Gell-Mann y paralelamente a
él George Zweig.
[142]
Barión
- Wikipedia, la enciclopedia libre (consultado el 2 de enero de 2021).
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de Virgo - Wikipedia, la enciclopedia libre (consultado el 20 de diciembre
de 2020).
[157]
Complejo
de Supercúmulos Piscis-Cetus - Wikipedia, la enciclopedia libre (consultado
el 20 de diciembre de 2020).
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galáctica - Wikipedia, la enciclopedia libre (consultado el 13 de enero de
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Iván Agulló, Más allá del Big Bang. Un breve recorrido por la historia del
universo, edición Kindle.
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Gerardo Herrera Corral, Universo.
La historia más grande jamás contada, edit. Taurus, México, 2016, p.
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[165]
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156.
[166]
Ibid., p.174.
[167]
Gerardo Herrera Corral, Universo. La historia más grande jamás contada, edit.
Taurus, México, 2016, p. 190.
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