Sunday, 26 August 2018

TIEMPO Y EVOLUCIONES CÓSMICAS


Nuestra noción de tiempo está fuertemente basada en los movimientos de los objetos astronómicos de nuestro entorno: la rotación de la Tierra, la órbita de la Luna en torno a ella y la órbita de ambas en torno al Sol.


Los astrónomos de la Antigüedad también estudiaron el movimiento de otros objetos, llamados "planetas" ("caminantes", en griego) en contraposición con las "estrellas fijas", más lejanas, que aparentemente no se movían y que imaginaron pegadas a una gran esfera celeste. Se pensaba que el movimiento de los "planetas" (incluyendo al Sol y la Luna) eran regulares y repetitivos (lo cual permitió predecir eclipses exitosamente) y que las estrellas fijas estaban quietas y eran inmutables.

A lo largo de los siglos, fueron apareciendo algunos fenómenos erráticos en el cielo, como novas ("estrellas nuevas") o supernovas, pero en general no se les dio importancia, considerándolos anomalías o fenómenos atmosféricos. No se concebía que el universo fuera cambiando en el tiempo.

La idea de una evolución a nivel global surgió en el siglo XIX, desde la geología, con Charles Lyell, y desde la biología, con su famosísimo tocayo Darwin. Sin embargo, aún al comienzo del siglo XX, un científico tan revolucionario como Einstein pensaba que el universo a gran escala debía ser eterno e inmutable. Cuando las ecuaciones de su Relatividad General le sugirieron un universo dinámico, decidió corregirlas, agregando la llamada constante cosmológica que le permitía obtener un universo en equilibrio. Fueron otros, como Alexander Friedmanny Georges Lemaitre, los que tomaron en serio y desarrollaron las soluciones de las ecuaciones de Einstein que describían universos en expansión y contracción. Lemaitre se dio cuenta de que las mediciones de las velocidades de galaxias lejanas (realizadas por Edwin Hubble y otros) efectivamente indicaban un universo en expansión y, por lo tanto, en evolución.

Hoy creemos tener una medición bastante precisa de la expansión del universo, que nos indica que comenzó con el Big Bang hace unos 14 mil millones de años. Dentro de ese intervalo nació todo lo que conocemos en torno a nosotros: las galaxias, estrellas, elementos químicos, el Sol, la Tierra, la vida y, por supuesto, nosotros mismos. Este tiempo es muchísimo más largo que la existencia de la especie humana sobre la Tierra, por lo tanto no es de extrañar que no percibamos esta evolución, la cual es bastante dramática en sus resultados, pero lentísima en relación a nuestra fugaz existencia. Claramente no podemos ver a los objetos astronómicos evolucionar en tiempo real, salvo muy raros casos, por ejemplo las supernovas. Entonces, ¿cómo podemos estudiar esta lenta evolución?

Por un lado, las señales que recibimos del universo (luz y otras ondas electromagnéticas, neutrinos y ondas gravitacionales) viajan extremadamente rápido, pero no llegan en forma instantánea, con lo cual nos proveen de una máquina del tiempo. Observamos los objetos como eran cuando la señal inició su viaje, y mientras más lejos, el estado observado es más primitivo.

En paralelo, nuestro conocimiento de las leyes físicas nos permite modelar y predecir cómo debería ser la evolución, por ejemplo, que el combustible nuclear almacenado en el Sol le permite brillar por unos 10 mil millones de años, pasando luego a otra etapa de su evolución. Como durante la existencia de la Vía Láctea han nacido muchas generaciones de estrellas, las podemos encontrar en distintas etapas de su evolución y verificar si el número encontrado en cada etapa es proporcional a la duración que le atribuimos en los modelos.

Por supuesto, todo esto es trabajo en progreso. Hay mucho que conocemos, y mucho que no, pero la combinación entre nuevas observaciones y modelos teóricos nos permite avanzar cada día un poquito más.

Andreas Reisenegger:
Doctor del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Fue investigador postdoctoral del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton (ambos en EE.UU.). Actualmente es profesor titular del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Es astrofísico teórico, concentrando su interés en estrellas de neutrones y magnéticas, cúmulos y supercúmulos de galaxias, y cosmología.

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