La teoría del Big Bang

Salvo que viva usted en Corea del Norte, le supongo enterado: actualmente, la comunidad científica considera como hipótesis más plausible de origen del Universo la denominada Teoría del Big Bang.

Recapitulemos un poco: la idea dice que el Universo está en expansión, y que esta expansión se originó en una explosión de proporciones cósmicas (y más aún), y que todavía sigue (la explosión). La base de la teoría es que el Universo está en expansión. ¿Cómo se sabe? Pues porque casi todas las galaxias se están alejando de nosotros. Y si hay unos diez mil millones de galaxias y practicamente todas se están alejando de nosotros, una de dos: o somos increíblemente raros o todo el mundo se está alejando de todo el mundo. Dado que a nadie se le ha ocurrido una razón lógica para que el Sistema Solar esté saliendo despedido del Universo, la segunda opción es la que gana más votos.

Por supuesto, hasta ahora usted no se había planteado nunca cómo diantres se sabe que nos estamos separando de los demás, ¿no?

Para explicarlo hay que remontarse a un fabricante alemán de prismas de vidrio, Joseph von Fraunhofen, que (hacia 1818) gustaba de comprobar la calidad de sus prismas haciendo pasar un rayo de luz (del Sol) a través de una ranura muy fina antes del prisma. Las distintas longitudes de onda que forman el espectro de luz visible se refractaban (es decir, se "desviaban") al atravesar el prisma, cada una con un ángulo propio, de manera que lo que se generaba era el espectro del arco iris. Y este espectro es CASI continuo. Casi, porque tiene una serie de líneas negras, y la calidad de los prismas de Fraunhofer descubrió cientos de ellas. Fraunhofer las estudió y por eso se denominan "líneas de Fraunhofer", pero también se las conoce como "líneas espectrales".

El dato siguiente es que el modelo de líneas espectrales de la luz solar es siempre el mismo. Las estrellas tienen, cada una, su propio modelo espectral, pero (¡oh, cielos!) las líneas oscuras más importantes las tienen todas (o la mayor parte).

Las líneas espectrales tienen su origen en los elementos químicos que forman el elemento luminoso, y de esta manera se puede determinar la composición química de las estrellas (ahí es nada, saber a miles de años luz si en una estrella hay magnesio o silicio). Pero explicar esto es desviarnos excesivamente de la teoría del Big Bang.

Total, que las líneas espectrales funcionan como unas marcas. Imagínese usted  un dial antiguo de radio, con la barra vertical que se usaba para sintonizar una emisora. Usted movía la barra vertical hasta coincidir con una posicion en concreto, que marcaba la situación de la emisora en concreto. Pues bien, las líneas espectrales serían como si tuvieramos el dial completo de frecuencias y una serie de marcas, como posiciones de emisoras.

La clave fue el siguiente descubrimiento. Resulta que se empezaron a detectar las líneas espectrales de muchos cuerpos siderales que... no estaban donde tenían que estar. Pero, y más importante aún, mantenían el esquema que tendrían si estuvieran en su sitio: simplemente, estaban desplazadas, pero todas al alimón. ¿Raro, no? Eso había que investigarlo.

Y la primera explicación es sencilla. Recordemos que las líneas se han desplazado "en una regleta de frecuencias". Es decir, se han detectado en una frecuencia mayor o en una frecuencia menor. Efecto Doppler. El efecto Doppler lo notamos a diario cuando se acerca un coche con una sirena, por ejemplo: cuando el vehículo está acercándose hacia nosotros el timbre de la sirena es más agudo que si está parada, y si se aleja es más grave. Y este efecto es mayor cuanto más rápido se mueve el vehículo. Por lo tanto, los cuerpos cuyas líneas espectrales se hayan desplazado hacia el azul se acercan hacia nosotros y los que den un corrimiento al rojo se alejan. Cuanto más corrimiento al rojo, más rápido se alejan.

La segunda explicación es más difícil. Vale, ya sabemos porqué están desplazadas las líneas espectrales. Pero ¿por qué se mueven las estrellas y galaxias? ¿Acaso hay alguien moviéndolas, están cayendo "hacia abajo" o qué?

Para no alargarme demasiado: la mayoría de los cuerpos se están alejando de nosotros (o nosotros de ellos, tanto da). Al principio sólo se detectaban los espectros de las estrellas "cercanas" (la técnica no daba para más), pero con los grandes radio telescopios, y con el telescopio espacial Hubble más aún, lo que se mira ya son galaxias. Y casi todas se alejan. A velocidades increíbles, mucho más rápido que lo que se movían nuestras estrellas vecinas. Y, abreviando una vez más, la explicación más coherente y sencilla es una gran explosión primigenia. Un Big Bang. Hubo un tiempo cero en el que toda la materia del Universo estuvo concentrada en un punto (más o menos), y luego ¡bang!

Hasta aquí, no tengo nada que objetar. La Teoría del Bing Bang explica muy bien (y todos los descubrimientos casan con esta teoría) el movimiento galáctico. Mi queja es, más bien, a que los medios de comunicacion y las personas que se las dan de listillos (menos yo, claro) describen a esta teoría como "del origen del Universo". Y lo repiten tantas veces que la idea termina calando, y no debe ser así. Tienden a transmitir una sensación de que el Hombre ha conseguido explicar el Universo, ha resuelto el misterio del tiempo, de que "todo está controlado". Todo empezó con el Big Bang. Y, sin embargo, obviamente el Big Bang no pretende ser el origen absoluto de nada, únicamente la explicación de una situación actual, el movimiento galáctico. Esta teoría no crea masa ni energía, ergo ya estaban antes del B.B. El tiempo, que fácilmente representamos con magnitudes numéricas... se pretende que el B.B. fue en t=0; genial, pero habría un t=-1, antes de t=0, ¿no?

Incluso una teoría del tipo de un B.B. elástico, un universo en expansión que llega a un límite, pasa a contraerse hasta el tamaño de la pelota que fue antes del Big Bang, vuelve a estallar y así indefinidamente, incluso esa teoría sigue sin explicar el origen absoluto del tiempo y el origen absoluto de la masa y la energía.

Y, de hecho, nada se dice del espacio: la teoría habla de galaxias y otros cuerpos moviéndose a través del espacio. El espacio, dimensiones físicas, existe antes de la expansión. Y no tiene porqué ser finito por el mero hecho de que las galaxias no lo hayan llenado por completo. Físicamente, esta infinitud no es relevante; conceptualmente, sí.

Gracias a los científicos, cada vez conocemos más. Aunque de momento, parece que no conoceremos nada de antes del Big Bang, que ya es saber mucho. Pero no es el origen del Universo. Vaya, maestros, enseñantes, periodistas y comunicadores propagan entonces una adulteración de una teoría científica, al presentarla como más de lo que es, como una explicación absoluta. Ahí, me temo, los medios de comunicación y de enseñanza se han tomado la libertad de un salto muy grande. ¡Qué peligro tienen aquellos que, en su estulticia, creen que ya saben lo suficiente!

La justificación que se me ocurre, además de que los propagadores son buenos como propagadores, no como científicos, está en una idea que ya los pensadores medievales atgumentaron en su momento para intentar demostrar la existencia de Dios: el ser humano es finito, la mente humana es finita y sólo concebimos cosas finitas. No nos cabe en la cabeza el infinito, no conseguimos hacernos la idea de un infinito porque inmediatamente lo imaginamos finito. Así, por ejemplo, no podemos imaginar la infinitud física de las dimensiones. Impepinablemente imaginamos un "hasta aquí; hemos llegado al punto infinito", y, claro, al instante nos damos cuenta de que no es así. No podemos. Y al igual que no nos cabe el infinito de las dimensiones, tampoco nos cabe el infinito del tiempo. Ni el infinito de pequeño: ¿cómo va a ser posible una partícula que ya no la pueda haber más pequeña? Siempre existe la mitad...

La parte positiva es que la propia consciencia de que no se conoce la respuesta a la pregunta siguiente es lo que impele a los científicos a seguir intentando saber ese paso que les llevará más allá.

Ciencia o chiripa

Este mediodía, hojeando un libro divulgativo juvenil de Astronomía de mi hijo me topé, en un aparte lateral, con la frase: "En 1768, Johann Elert Bode señaló el curioso patrón de la distancia entre los planetas". Y retrato del tal Bode al canto. ¿Quién era este Bode, del que nunca antes había oído hablar? Bien, para eso está la Wikipedia. Y lo mejor era que, al final del artículo de la wikipedia, daba como información adicional esta página. Para lo que sigue, por favor hagan una pausa y léanla primero. No pasa nada, es amena y de una lectura muy fácil.

Bode era un astrónomo alemán de finales del siglo XVIII que consiguió el rimbombante puesto de director del observatorio astronómico de Berlín, amén de otros honores. Supo de una fórmula que había "descubierto" otro astronomo, éste carente de fama, y el muy fresco no dudó en publicarla como suya. Vamos, que era un trepa de cuidado; y no fue ésta la única jugarreta que hizo, pero lo que me interesa es la fórmula en sí. Se la conoció como Ley de Bode, y cuando muchos años después se supo quién fue el primer formulador pasó a llamarse (a veces) Ley de Titius-Bode.

Esta "ley" da una fórmula que "establece" la distancia de un planeta al Sol. Es decir, es una ley que da unos resultados que se parecen bastante a la distancia entre el planeta 1, el planeta 2, el 3, etc., y el Sol en función de la distancia del planeta 3º, la Tierra. Digamos que fue una ley que se hizo al revés, Titius buscaba si había alguna relación en las distancias Sol-planetas, y encontró una fórmula que más o menos las clavaba. Más aún, unos años después Herschel descubrió el planeta Urano, y resultó que cumplía razonablemente la ley de Bode. Y según esa ley faltaba un planeta entre Marte y Júpiter (algo que, por lo demás, creían todos los astrónomos); total, que se pusieron todos a buscarlo... y en unos años encontraron el planetoide Ceres, que para ellos equivalía a un planeta. Ceres forma parte de la entonces desconocida cadena de asteroides, pero no importaba: estaba donde según Bode tenía que estar. El hombre, claro, no cabía en sí de orgullo.

Luego se descubrió Neptuno, y luego Plutón. ¡Oh, cielos! Plutón, el cuerpo 10º, no estaba en su sitio sino donde debería estar el 9º. Y Neptuno, el 9º cuerpo, estaba a medio camino entre el 8º y el 9º: estaba fuera de sitio. Vaya, la cosa no iba tan bien.

Posteriormente se ha aplicado a las distancias entre los grandes planetas y sus satélites y... más o menos. A veces se cumple, y a veces no. Se ha trabajado y reformulado, con cálculos logarítmicos y exponenciales (obviamente, resultando fórmulas muy diferentes de la inicial), y ... pues eso. Algunos resultados se aproximan más que antes, y en otros también fallan. Excepciones, que dicen sus partidarios. 

Yo es que esto lo veo como un juego. Se ponen los números y se intenta encontrar una fórmula que dé una recta (o una curva) que se aproxime lo más posible, y punto. No hay demostración, no hay razones ni explicación; sólo un simple "¡hey, he conseguido una aproximación mejor que la tuya!" Y es que hablamos de distancias que a) son difíciles de medir con exactitud, y b) las trayectorias no son circulares sino elípticas (que se lo digan a Plutón) y el Sol también oscila, con lo que hablar de distancias entre astros y darlas como exactas y permanentes... Vamos, que es un divertimento y poco más.

Lo curioso es que figura como "ley física", como si fuera una ley natural que regula las distancias entre astros y satélites. Y, más increíble aún, da una distancia teórica para un planeta más... y ahí es donde hay gente buscándolo.

Es negra la noche

Como sabemos todos, las noches son negras. Lo que la mayoría no sabe es por qué es negra la noche. Claro que el sol está por el otro lado y no se aprecia su luz, pero, están las estrellas, ¿no?

A lo que se ha de responder que sí, están las estrellas, pero es que están muy lejos. Pero que muy lejos. Incluso, un ingeniero o alguien con ínfulas añadiría que el brillo de una estrella es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que nos separa, y es cierto. El área cubierta por un estereoradián es el cuadrado del radio por el ángulo, y dado que la cantidad de luz que hay en ese ángulo es la misma, el brillo cumple la formulación antedicha. Vale que Deneb o Rigel son 25.000 veces más brillantes que el Sol, pero están un mogollón de lejos. Fin de la discusión. ¿Fin? Será para la persona normal. El ingeniero siempre preguntará algo más.

Porque... es que hay muchas estrellas. ¿Cuántas? Así, a bote pronto no sabría decir, pero si hay 10¹⁰ galaxias, es decir, 10.000.000.000, y la media de estrellas por galaxias es de 10¹⁰, esto hace 10¹⁰⁰, que escrito sería un uno con cien ceros detrás, y no digo el número en letras porque carece de sentido; quedémonos con que hay muchas, casi infinitas.

Y digo yo que, dado que la tierra da vueltas alrededor del Sol, o aproximadamente se ven siempre la mitad de ellas, que sería un  cinco con 99 ceros detrás, o unos meses se ven muchas más o otras menos. Pero esos meses se verían muchas más. De nuevo, dejémoslo en que en cada momento se verían la mitad, el 5 con 99 ceros. Y más o menos lo mismo en el hemisferio norte y en el sur. Vale que la luz que nos llegaría de cada una de ellas sería una cantidad infinitesimal, pero que son muchos infinitésimos. Tendría que notarse algo, digo yo. 

De hecho, la galaxia no es como una pelota con nosotros en el centro: la Vía Láctea vista desde la Tierra es relativamente plana y alargada, seguramente somos una galaxia en espiral como la de Andrómeda, sólo que al estar dentro no lo notamos. Pero por la noche sí se aprecia que en una banda del cielo hay como más estrellas. En esa banda de estrellas están las diez mil millones de estrellas más cercanas. Y, sin embargo, no iluminan nada. De hecho, cualquier estrella de medio pelo dentro de esa banda, a poco cerca que esté la vemos con muchísima mayor claridad.

Pero oiga, me replicará el lego y estulto, es que el polvo que hay en la atmósfera nos impide ver con claridad. ¡Punto para ti! No has acertado, pero me gusta tu manera de pensar. Vale que el polvo en la atmósfera tiene algo que ver. En la cima de una montaña se ven muchas más, y también sabemos que existen "noches claras". Pero siempre son noches oscuras, ¿no? Además, en todas las fotos espaciales, fuera de la atmósfera, se ven muchas estrellas (que menudas cámaras llevan, habría que añadir como explicación), pero siempre es la negritud.

Expliquemos la cosa de una vez. Para ello sugiero usar una fotografía de  la Nebulosa del Caballo. El término "nebulosa" apareció para designar a todos los objetos celestes de apariencia difusa (la Galaxia de Andrómeda era originalmente una nebulosa, la primera de todas, de hecho, pues no se concebía que pudiera haber una segunda galaxia), pero actualmente las nebulosasas "son regiones del medio interestelar constituidas por gases (principalmente hidrógeno y helio) y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico. Tienen una importancia cosmológica notable porque muchas de ellas son los lugares donde nacen las estrellas por fenómenos de condensación y agregación de la materia; en otras ocasiones se trata de los restos de estrellas ya extintas o en extinción", según la wikipedia. Los gases hacen que la luz se vea difusa. Bien, veamos la Nebulosa del Caballo:

Además de preciosa, se entiende porqué se la llama "del Caballo". Ampliemos:

Er.... o hay otra explicación que no aceptamos, o ahí hay algo. Hay algo que tapa, y que visto desde la Tierra tiene la forma de la cabeza de un caballo. Pero que hay algo, seguro. Y ese algo es "polvo interestelar". El Universo está lleno de polvo. Da igual la densidad de polvo, si hay un miligramo de polvo por kilómetro cúbico de espacio, ahí afuera tenemos todos los kilómetros cúbicos que quieran. Y el efecto de este polvo, acumulado en los millones de millones de kilómetros que hay entre las demás estrellas y nosotros, es que no nos llegue la luz que debería.

Así que eso pasa. El Universo no es infinito (o sí, pero no nos afecta: la luz de una galaxia a más de 12.500 millones de años luz no puede llegarnos jamás, de acuerdo con la ley de Hubble - lo explicaré otro día-), con lo que el número de estrellas es grande pero no infinito, punto primero; en segundo lugar, casi todas están entre lejos y lejísimos; visualmente, las galaxias ocupan el espacio de una cabeza de alfiler; y por si fuera poco, el espacio está lleno de polvo que es el que termina por tapar la luz. Como ejemplo, la Nebulosa del Caballo.