Está claro que, uno de los más acuciantes problemas por resolver en la actualidad en el mundo de la Cosmología, está centrado en esa materia que, presumiblemente, “está ahí” y se deja sentir a través de la enorme fuerza de Gravedad que genera. Sin embargo, por muchos intentos que han sido llevado a cabo, por muchos estudios e investigaciones que se han realizado, muchas observaciones llevadas a la práctica con los mejores telescopios y aparatos tecnológicos de los que podemos disponer, al menos de momento, nada cierto se sabe sobre el origen y la composición de esa dichosa y enigmática materia que nos ha dado por llamar “oscura” y que bien podría haber sido invisible, no luminosa o escondida.

El estado actual de la cuestión es que los cosmólogos creen saber que hay una gran cantidad de materia oscura en el Universo y, han conseguido eliminar la candidatura de cualquier tipo de partícula ordinaria que conocemos. En tales circunstancias no se puede llegar a otra conclusión que la materia oscura debe de existir en alguna forma que todavía no hemos visto y cuyas propiedades ignoramos totalmente.

A los teóricos nada les gusta más que aquella situación en la cual puedan dejar volar libremente la imaginación sin miedo a que nada tan brusco como un experimento u observación acabe con su juego. En cualquier caso, han producido sugerencias extraordinarias acerca de lo que podría ser la “materia oscura” del universo.

La forma en que llevan este asunto es esta: toman una teoría en boga de modo general acerca de la interacción de los constituyentes fundamentales de la materia y notan que la teoría requiere o permite la existencia de algún tipo de partícula nueva. Se examinan las exigencias de la naturaleza de esta partícula aún no descubierta, y si puede desempeñar el papel de materia oscura fría (resulta que desde el punto de vista de la creación de la estructura observada en el Universo, la característica más importe del proceso de desaparejamiento para la materia oscura es la velocidad de las partículas cuando son libres. Si el desaparejamiento tiene lugar muy pronto en el Big Bang, la materia oscura puede salir con sus partículas moviéndose muy rápidamente, casi a la velocidad de la luz. Si es así decimos que la materia oscura está caliente. Si el desaparejamiento tiene lugar cuando las partículas están moviéndose poco a poco –velocidad significativamente menor que la de la luz- decimos que la materia está fría) o caliente y a partir de ahí se anuncia con gran fanfarria que el constituyente último del universo ha sido descubierto.

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Dejando a un lado, a los primeros descubridores, como Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler y otros muchos de tiempos pasados, tenemos que atender a lo siguiente:

La primera revolución de la física se produjo en 1.905, cuando Albert Einstein con su relatividad especial nos ayudo en nuestra comprensión de las leyes que gobiernan el universo. Esa primera revolución nos fue dada en dos pasos: 1905 la teoría de la relatividad especial y en 1.915, diez años después, la teoría de la relatividad general. Al final de su trabajo relativista, Einstein concluyó que el espacio y el tiempo están distorsionados por la materia y la energía, y que esta distorsión es la responsable de la gravedad que nos mantiene en la superficie de la Tierra, la misma que mantiene unidos los planetas del Sistema Solar girando alrededor del Sol y también la que hace posible la existencia de las galaxias.

Nos dio un conjunto de ecuaciones a partir de los cuales se puede deducir la distorsión del tiempo y del espacio alrededor de objetos cósmicos que pueblan el universo y que crean esta distorsión en función de su masa.  Se han cumplido 100 años desde entonces y miles de físicos han tratado de extraer las predicciones encerradas en las ecuaciones de Einstein (sin olvidar a Riemann) sobre la distorsión del espaciotiempo.

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Se han llevado a cabo muchos modelos y las distintas teorías que circulan por ahí nos hablan de muchas cuestiones. Sin embargo, la relatividad general predice que tiene que haber una singularidad en el pasado, y cerca de esa singularidad la curvatura (del espacio) debe de ser muy alta; la relatividad clásica se anula, y habrá que tomar en cuenta los efectos cuánticos. A fin de comprender las condiciones iniciales del universo, debemos dirigirnos a la mecánica cuántica, y el estado cuántico del universo determinará las condiciones del universo clásico.

En realidad, lo que allí surgió fue una descripción de evolución cósmica de una extraña belleza. Todas las lineas del universo divergen de la singularidad de la génesis, como las líneas de longitud proceden del polo norte en el globo terráqueo.

Algunos dicen que la pregunta de cuándo empezó el tiempo o cuándo terminará no tiene ningún sentido: “Si es correcta la afirmación de que el espacio-tiempo es finito pero limitado -dijo Hawking en una ocasión-, el Big Bang es más bien como el polo norte de la Tierra. Preguntar que ocurre antes del Big Bang es como preguntas que ocurre en la superficie de la Tierra dos kilómetros al norte del Polo norte. Es una pregunta sin sentido.”

El tiempo imaginario, en opinión de Hawking, era el tiempo de antaño y el tiempo futuro, y el tiempo que nosotros conocemos no es más que la sombre de la simetría rota del tiempo original. Cuando una calculadora contesta “error” si se le pregunta el valor de la raíz cuadrada de -1, nos está diciendo, a su modo, que ella pertenece a este universo, y no sabe como indagar en el universo como era antes del momento de la génesis. Y este es el estado de la ciencia, hasta que tengamos las herramientas para explorar el régimen muy diferente que prevalecía cuando empezó el tiempo.

Otro enfoque cuántico de la génesis, defendido por Hohn Wheeler, subraya la cuantización del espacio mismo. Así como la materia y la energía están hechas de cuántos, afirma esta linea de razonamiento, también el espacio debe ser cuantizado en sus cimientos. A Wheeler le gustaba comparar el espacio cuantico con el mar: contemplado desde una órbita, la superficie del océano parece lisa, pero si salimos en un bote de remos a recorrer la superficie, “vemos la espuma y las olas que rompen. Y con esta espuma es como describimos la estructura del espacio y las escalas más pequeñas”.

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“La infinitud de la creación es suficientemente grande como para hacer que un mundo, o una Vía Láctea de mundos, parezca en comparación con ella, lo que una flor o un insecto en comparación con la Tierra.” Así quería expresar,  Immanuel Kant la grandeza que se podía contemplar en los cielos. William Herschel, con razón, dijo una vez: “He observado más lejos en el espacio que ningún ser humano antes que mí.”

Una gran galaxia puede medir 100.000 años-luz de diámetro y contener cientos de miles de millones de estrellas. Del mismo modo que los seres humanos no pudieron investigar el espacio interestelar hasta que comprendieron que el Sol es una estrella entre muchas, así también la comprensión de que vivimos en un Universo de galaxias dispersas por enormes extensiones de espacio exigió primero la comprensión del carácter de las “nebulosas”. Esto involucraba comprender, no sólo la apariencia de las “nebulosas”, sino así mismo conocer su composición química, esfuerzo que dio origen a las ciencias de la espectroscopia y la astrofísica.

Se dice que la ciencia avanza sobre dos piernas, una teórica (o, dicho vagamente, la deducción) y otra la observación y experimentación (o inducción). El desarrollo de la ciencia recibe influencia de las modas intelectuales, a menudo depende del desarrollo de las tecnologías y, en cualquier caso, muy pocas veces puede ser planificado de antemano, pues su destino por lo común se desconoce. En el caso de la exploración del espacio intergaláctico, el primer paso lo dieron teóricos que, por no remontarnos muy lejos en el tiempo, lo dejamos en el filosofo Immanuel Kant y el matemático Johan Lambert, a los que siguieron las observaciones de astrónomo William Herschel.

Kant fue el que acuño la expresión de Universo Isla para las galaxias que, por aquel entonces llamaron “nebulosas”.  Kant, habiendo leído las diferentes teorías e hipótesis que circulaban sobre el Cosmos, lanzó la suya propia que se convirtió en el primer atisbo que hubo en nuestro mundo del universo de las galaxias.

Kant fue capaz de dar un salto al universo de las galaxias. Sabía por sus lecturas de las observaciones del astrónomo francés Pierre-Louis de Maupertuis que se habían encontrado dispersas en el cielo “nebulosas elípticas”. Una de ellas, la nebulosa Andrómeda, podía verse a simple vista; otras sólo eran visibles a través del telescopio. Kant comprendió que si el Universo estaba compuesto por muchos agregados con la forma de discos de estrellas –galaxias, como diríamos hoy- entonces las nebulosas elípticas podían ser otras galaxias de estrellas como la misma Vía Láctea.

Allí quedó abierto el camino para comprender las galaxias, y, sin duda alguna, el hombre importante para la campaña de observaciones (también de las que arriba podemos contemplar hoy) fue William Herschel, el primer astrónomo que llevó a cabo observaciones agudas y sistemáticas del universo más allá del Sistema solar, donde está la mayor parte de lo que existe.

Herschel nació en Hannover el 15 de noviembre de 1738, hijo de un músico de intelecto activo que enseñó a sus seis hijos a pensar por sí mismos, estimulando acaloradas discusiones en la mesa sobre ciencia y filosofía, y llevándoles al aire libre las noches despejadas para enseñarles las constelaciones.

Aunque no todos lo saben, Herschel fue nombrado Organista de la Capilla de Bath, un distinguido puesto en el que podía permanecer el resto de su vida. Sin embargo, halló su plenitud siguiendo el camino  de Kepler y Galileo a través del puente que lleva de la música a la astronomía.

Su inmensa labor ha quedado registrada en los libros y, todos nosotros, nuevas generaciones de su futuro que no llegó a conocer, podemos vanagloriarnos hoy de conocimientos que, nunca hubieran llegado a nosotros sin su talento y su enorme y sacrificado trabajo.

Dejemos el presente comentario como un humilde homenaje al personaje con el que siempre, estaremos en deuda.

emilio silvera

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Repasando la historia pasada (desde los sumerios hasta el presente), podemos darnos cuenta de la cantidad de pasos que hemos dado en el saber del Universo. Es como subir una escalera empinada cuyo final está en lo más alto que, por mucho que nos esforzamos, nunca podemos tocar.

Del mismo modo que la descripción de Newton de la Gravitación y la inercia hizo avanzar la física hasta el punto de que pudo abarcar una Tierra en movimiento y un Sistema solar heliocéntrico, la relatividad de Einstein permitió a la física abordar las velocidades muy superiores, las distancias mucho mayores y las más furiosas energías que se encuentran en el Universo más vasto de las Galaxias. Si el dominio de Newton era el de las estrellas y los planetas, el de Einstein se extendió desde el centro de las estrellas (E=mc2) en sus hornos nucleares, hasta la geometría del Cosmos como un todo (Relatividad General).

Para lograr una expansión tan grande del alcance de la ciencia, Einstein se vio obligado a abandonar las concepciones de Newton del espacio y el tiempo. El espacio y el tiempo newtonianos eran inflexibles e inalterables; constituía el escenario inmutable dentro del cual tenían lugar todos los sucesos y contra el cual todo podía medirse sin ambigüedades. “El espacio absoluto, por su propia naturaleza, sin relación con nada externo, permanece siempre igual e inmutable”, escribió Newton.

Einstein era un gran pensador, y, desmenuzaba cada pensamiento que podía caer en sus manos: Las ideas de Galileo, Olaus Römer, el experimento del físico  Albert Michelson y del químico Edward Morley, las teorías de Lorentz, Mach, Maxwell, Max Planch y otros, como por ejemplo Riemann y su geometría del espacio curvo, elevaron las ideas de Einstein  hasta el punto de que, sin temor a equivocarnos, podemos decir que, Einstein fue la revolución de la Física (también en la mecánica cuántica –su efecto fotoeléctrico-) y la Cosmología, ya que, gracias a sus teorías, pudimos saber que el límite de la velocidad en nuestro Universo lo ostenta la velocidad de la luz en el vacío, c, que la masa y la energía son dos aspectos de la misma cosa, que existen los agujeros negros,  y, que el espacio y el tiempo forman una misma entidad inseparable, además de otras muchas cuestiones que, incluso, después de más de 100 años, aún se están discutiendo.

Algunos de ustedes me podrían preguntar: ¿Pero, que tiene todo eso que ver con el mundo de las galaxias? Bueno, amigos míos, si consideramos lo que una galaxia es, los trabajos de Einstein tienen mucho que ver con las Galaxias que, contienen elementos en los que están, permanentemente en acción, todo lo que Einstein nos enseñó.

Bueno, es verdad que una galaxia es un universo en miniatura, y, de la misma manera, los pensamientos e ideas de Einstein, también resultaron ser, a partir de 1905, todo un universo de descubrimientos del devenir de la naturaleza y sus misterios, muchos de los cuales, nos ayudó a comprender.

emilio silvera

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