K2-18b

Una aclaración necesaria

Durante los meses que nuestro país padeció la presidencia de Isabel Martínez (01/07/74 al 24/03/76) a las desdichas provenientes de la situación económica, social y política de nuestro país, en mi caso, se sumaba mi primer separación. El estado de las cosas era tan intolerable que por momentos prefería refugiarme en el trabajo y tratar de ignorar las hordas asesinas de la AAA y los avances del poder autoritario. Durante todos esos años fue cuando compré y leí la mayor parte de los libros de ciencia ficción que hay en mi biblioteca. Quería vivir otra realidad, ignorar el presente. No fue posible, pero al menos resultó entretenido. Como cuando era un pibe y me volvía loco leyendo “De la Tierra a la Luía”, el clásico de Julio Verne (1828-1905). En estos días he repetido la experiencia resumiendo el libro “El Universo” de Isaac Asimov (1920-1992). Son más de 400 hojas que difícilmente puedan sintetizarse en pocas páginas y como la edición es de 1979 me pareció prudente hurgar en otras fuentes para alguna actualización. Este trabajo a mi me sirvió de recreo y si alguno se anima a echarle el ojo quizá lo incite a echar una mirada mas amplia sobre el tema. ¡Que vaya que se lo merece!

Conviene también advertir que el Autor ha llevado a cabo un análisis de la ciencia del mundo occidental. Acá no hay referencias a la enorme sabiduría árabe y del lejano oriente sobre el tema.

Isaac Asimov

Desde un remoto lugar del Universo ha llegado un mensaje de luz. Según medios especializados y opiniones de investigadores reconocidos se trataría de emisiones de un exoplaneta situado a 124 años luz.
Provienen del planeta K2-18b (de ahí el título), que circunda la estrella roja conocida como K218, detectado en 2015 por el satélite Kepler y recientemente por estudios del telescopio Hubble. A través de ellos se ha encontrado la presencia de sulfuro de demitilo, que se produce por la presencia de organismos vivos.
Esto configura una respuesta a la eterna búsqueda de los hombres por tener información del Cosmos que nos rodea. Mejor deberíamos decir, del Cosmos donde estamos metidos y de este planeta que nos alberga.
En esos intentos, alrededor del año 500 a. J., Hecateo de Mileto estimó que la Tierra era un disco circular, con Grecia en el centro por supuesto, de un diámetro del orden de los 8.000 km, lo cual suponía unos 51.000.000 km2 para la superficie de una Tierra plana (una décima parte de la superficie real).
Otro griego de Mileto, probablemente 550 a. J., Anaximandro (610-546 a. J.), quien sostuvo que el agua era el origen de la vida en la Tierra, pensó que los hombres habitaban la superficie de un cilindro curvado hacia el Norte y el Sur y nuevamente otro griego, Filolao de Tarento (474-385 a. J), alrededor de 450 a. J., fue el primero que apostó a que la Tierra era un esfera y no constituía el centro del Universo sino que orbitaba alrededor del fuego central..
Alrededor de 350 a. J., Aristóteles de Estagira (384-322 a. J.), hizo un compendio de las consecuencias que se derivan de la esfericidad de la Tierra. Los eclipses y la sombra proyectada sobre la Luna confirmaban esta hipótesis.
Una vez formulada esta síntesis, Isaac Asimov, refiere que “hacia el 350 a. J., ningún científico dudaba ya de que la Tierra fuese una esfera. Desde entonces este concepto ha sido admitido en todo momento por cualquier hombre culto del mundo occidental”.
El mundo conocido entonces se extendía desde el Estrecho de Gibraltar hasta la India, algo así como 9.600 km pero si había que completar la esfera, el resto era desconocido.
Quien abordó la empresa fue otro griego, Eratóstenes de Cirene (276-194 a. J.) quien calculó que la
circunferencia de la Tierra era de 40.000 km y su diámetro de 12.800 km, lo que hace una superficie de 512.000.000 km². Más tarde otros estudiosos obtuvieron cifras inferiores (29.000; 9.100 y 256.000.000, respectivamente) que fueron aceptadas a lo largo de toda la Edad Media y sirvieron de base a las especulaciones de Cristóbal Colón, decidiéndolo al viaje.
En aquellos tiempos los observadores identificaron siete cuerpos que por orden de brillo eran el Sol, la Luna, Venus, Júpiter, Marte, Saturno y Mercurio a quienes una vez más los griegos llamaron “planetes” (errantes) porque vagaban entre las estrellas.
La primer destinataria de las investigaciones fue la Luna: Aristarco de Samos (320-250 a. J.) intentó un cálculo de la distancia con la Tierra por medio de observaciones en un eclipse lunar. Su tarea fue perfeccionada por Hiparco de Nicea (190-120 a. J.), quien fijó la duración del día en 24 horas, que la estableció en 384.000 km. En realidad la distancia mínima (perigeo) es de 356.334 y la máxima (apogeo) 406.610 km, ya que el satélite no describe un círculo perfecto.
La distancia calculada, que sorprende por su excelente aproximación, ponía en dificultades la visión “del cielo” en la antigüedad.
Es decir que 150 a. J. y luego de casi cuatro siglos de escrutar el cielo los griegos habían determinado con bastante exactitud la forma y el tamaño de la Tierra, la distancia a la Luna y pensaban que el Universo era una enorme esfera de varios millones de kilómetros cuadrados de diámetro en cuyo centro estaba un sistema Tierra-Luna, con dimensiones aceptables para el conocimiento humano.
Esta concepción de Hiparco fue apoyada por Claudius Ptolomaeus, Ptolomeo (100 d. CJ-170 d. J.) quien hacia 130 a. J. validó el sistema “geocéntrico”, también conocido como “ptolomaico”, adecuado al concepto bíblico, que se impuso en el Islam y durante la Edad Meida.
Debieron transcurrir mas de 1700 años para que el polaco Nicolás Copérnico (1473-1543), publicara “Sobre las Revoluciones de las Orbes Celestes”, en 1543 afirmara que el Sol era el centro del Universo, cosa que Aristóteles había sugerido diecinueve siglos atrás.

Nicolás Copérnico

El modelo se perfeccionó en 1609 cuando el alemán Joanes Kepler (1571-1630), aprovechando el enorme adelanto de disponer de un telescopio kepleriano (superando el telescopio refractor), siguiendo estudios del danés Tycho Brahe (1546-1601), quien postulaba el Sol y la Luna giraban alrededor de la Tierra y Marte, Mercurio, Venus, Júpiter y Saturno lo hacían alrededor del Sol, aseguró que la figura geométrica aplicable era la elipse, ya que el Sol ocupaba uno de los focos en la órbita elíptica de Marte, afirmación luego extensiva a todos los planetas.
En 1619 Kepler estableció que la distancia media entre cualquier planeta y el Sol guardaba una relación matemática muy simple con el tiempo que el planeta invertía en dar una vuelta completa alrededor del Sol.
Ello se resolvió con las observaciones del francés Jean Richer (1630-1696) en una expedición científica en 1671 Cayena (Guayana francesa) y el ítalo naturalizado francés Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) en París, que observaron a Marte durante su perigeo y estimaron su distancia del Sol y verificaron un cambio de interés del campo gravitatorio. Cassini estimó que la distancia entre el Sol y la Tierra era de 140.000.000 km y en 1835 el alemán Johann Franz Encke (1791-1865) fijó la distancia de Venus y el Sol en 153.450.000. Por entonces, un asistente de Encke, Johann Gottfried Galle (1812-1910), en 1846 descubrió Neptuno, mediante cálculos previos de Urbain Le Verrier (1811-1877) y John Couch Adams (1819-1892). Un detalle: la Tierra tarda un año en girar alrededor del Sol, mientras que a Neptuno, ese mismo movimiento le lleva ¡165 años!
Finalmente en 1931, a partir de observaciones del asteroide Eros, se estableció que el Sol estaba a 150.000.000 km de la Tierra, promedio de la distancia mínima (perihelio) 147.000.000 y máxima (afelio) 152.200.000 km, que posteriormente (1961) se estableció en 149.570.000.
Si uno piensa que la extensión de la Ruta 40 de la Argentina que une Cabo Vírgenes, en la provincia de Santa Cruz con La Quiaca, Jujuy, en el límite con Bolivia recorre 5224 km tiene una idea de la magnitud de las cifras que estamos mencionando.
Por tal razón las mediciones se pueden expresar en millones de millas (EE.UU. y Gran Bretaña); en millones de kilómetros (el resto de los países), una “unidad astronómica” (U. A.) donde 1 U.A. es igual a 150.000.000 km y también la distancia se puede expresar en el tiempo que tarda la luz en recorrerla (300.000 km por segundo). Por tal razón la distancia de luz expresada en minuto es 18.000.000 (300.000×60) y en hora 1.080.000.000.
En tiempos de Cassini se estimaba que el diámetro del sistema solar, hasta Saturno, medía casi tres mil millones de kilómetros pero en 1781 el germano-inglés William Herschel (1738-1822) descubrió el planeta Urano, en 1846 el francés Urbain Jean Joseph Leverrier (1811-1877) descubrió Neptuno y en 1930 el yanki Clyde William Tombaugh (1906-1997) hizo lo propio con Platón. Este último fue predeterminado matemáticamente por el yanki Percival Lowell (1855-1915) y el neozelandés William Hayward Pickering Ello elevó el diámetro del sistema solar doce mil millones de kilómetros.
Hasta aquí nos hemos ocupado del sistema solar pero en el Universo están, además, las estrellas.
Incluso hasta 1700 se podía creer en una bóveda sólida más allá de los confines del sistema solar que lo limitara donde estaban fijas las estrellas. Eran las ideas de Kepler, sin ir más lejos.

Johannes Kepler

Una vez más los griegos Aristilos (siglo IV a. J.-siglo III a. J.) y Timocaris de Alejandría (320 a.J.-260 a.J)en la antigüedad habían registrado las posiciones relativas de las estrellas visibles y hacia 134 a. J. Hiparco de Nicea registró 800 estrellas en el primer “mapa estelar”. Este mapa fue dado a conocer por Ptolomeo quien lo enriqueció en otras 200 estrellas. Este fue el primer catálogo de estrellas de occidente.
Para mediados del siglo XVIII estaba claro que no existía una “bóveda celeste”, las estrellas no estaban fijas y se encontraban distribuidas a lo largo y a lo ancho en un espacio vasto e indefinido. Idea por otra parte sugerida en el medioevo por algunos como el alemán Nicolás de la Cruz (1401-1464).
De esta forma llegamos a considerar que el Universo es un conjunto inmenso de soles, de los cuales el nuestro es apenas uno.
En 1610 Galileo observó la Vía Láctea con su pequeño telescopio y verificó que se trataba de una colección de estrellas muy tenues. En 1784 Herschel decidió contar las estrellas y estudiar como variaba su abundancia de un lugar a otro. Para ello tomó 683 regiones diseminadas en todo el cielo y contó las que se podían contar a través del telescopio. Su idea era una Galaxia que podía abarcar 300.000.000 de estrellas, es decir 50.000 veces más de las que se podían observar a primera vista. A su vez, si tomamos la distancia media interestelar como 10 años-luz, la Galaxia tendría un diámetro máximo de 8.000 años-luz y un diámetro mínimo de 1.500 años-luz. También parecía lógico que el Sol ocupara un lugar próximo al centro de la Galaxia.
La influencia de Herschel y las ideas del alemán Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers (1758-1840) impidieron durante un siglo la noción de un Universo infinito y la labor de contar las estrellas “a ojo”, culminó con el mapa celeste que empezó a publicarse bajo la supervisión del alemán Friedrich Wilhelm Augus Argelander (1799-1875) y alcanzó a publicar cerca de 324.198 estrellas.
Pero en la segunda mitad del siglo XIX la fotografía modificó las modalidades del trabajo. Entre los que más usaron esta técnica se destaca el holandés Jacobus Cornelius Kapteyn (1851-1922), quien en 1906 estimó el diámetro mayor de la Galaxia en 23.000 años-luz y el en 6.000 años-luz y hacia 1920 aumentó este valor en 55.000 y 11.000 respectivamente. ¡Apenas 475 veces el valor que había calculado Herschel!
A esta altura valen algunas consideraciones de Asimov. “En la Antigüedad, … el Universo no solo era geocéntrico, sino también homocéntrico: el hombre era el centro de todas las cosas. Después de los trabajos de Copérnico…, resultaba difícil fijar la verdadera importancia del hombre en el Universo… Su planeta sólo era uno entre muchos y, ni de lejos, el más grande ni el más espectacular. La Tierra no podía competir con Júpiter en tamaño ni con Saturno en belleza… Sin embargo, durante los siglos XVII y XVIII el Sol constituía el centro inamovible del Universo y el Sol, en cierto modo, nos pertenecía… Pero a medida que se fue desvaneciendo la noción de la bóveda celeste rígida, parecía cada vez menos probable que el Sol pudiese tener esa importancia… Por otra parte, si se admitía una Galaxia poblada por millones de estrellas, ¿cómo era posible afirmar que nuestro Sol contaba tanto entre este sin fin de astros…? Afirmar que el Sol (y con él la Tierra y el propio hombre) se encuentra en el centro de todas las cosas por pura casualidad no es precisamente un regalo para la vanidad humana. Pero incluso esta concepción empezó… a resultar cuestionable a medida que Kapteyn fue (mejorando) su modelo en las dos primeras décadas del siglo XX.”
Y si esto fuera poco, en la segunda década del siglo XX, Harlow Shapley (1885-1972) pudo calcular las distancias de diversos cúmulos globulares, pasando luego a fijar la distancia del centro de la esfera dentro de la cual ellos se encontraban distribuidos. Para ello tomó como centro de la esfera el centro de la Galaxia, que según sus cálculos estaban a 50.000 años-luz del Sol.
Con ello, “hacia 1920 la posición del hombre en el Universo sufrió de nuevo una alteración drástica y (significó) una mayor humillación. Copérnico había demostrado que la Tierra no era el centro del Universo, pero nunca dudó de que el Sol ocupase dicho (lugar). Herschel y Kapteyn habían creído que el Sol ocupaba el centro de la Galaxia, al menos por accidente si no por ordenación de la naturaleza. Y ahora Shapley demostraba… que el Sol estaba muy lejos de las afueras de la Galaxia. En lugar del Universo geocéntrico de Ptolomeo y del heliocéntrico de Copérnico, teníamos ahora el Universo excéntrico de Shapley”.
Finalmente, a principio de los años 30 del siglo XX se determinó las dimensiones de la Vía Láctea. La galaxia es un objeto con forma de lente, de unos 80.000-100.000 años-luz de diámetro. Nuestro sistema solar está ubicado a unos 27.000 años-luz del centro y el espesor de la Galaxia es de 16.000 años-luz en el centro y 3.000 donde está situado nuestro Sol. La nube Grande de Magallanes está a unos 155.000 años-luz de nosotros y la nube Pequeña a 165.000 años-luz. La Grande contiene 5.000-10.000 millones de soles y la Pequeña más de 1.000-2.000 millones.
Si imaginamos una esfera con centro en el punto medio de la Galaxia y un radio de unos 299.999 años-luz, la misma contendría la Galaxia entera y las nubes de Magallanes, con un total de 150.000 millones de estrellas.
La nebulosa de Andrómeda fue descripta por el alemán Simón Marius (1573-1624) en 1612. En el siglo siguiente Messier la incluyó en su lista de objetos difusos que no eran cometas. Para algunos la nebulosa de Andrómeda era solo una nube luminosa. Otros pensaron que las estrellas se originaron a partir de masas de gas que, con el tiempo se dilataron.

Galileo Galilei

El primero que asignó al sistema Solar un origen de este tipo fue Immanuel Kant (1724-1804) en el año 1755 cuando afirmaba que el sistema solar se formó de una gran nebulosa. Según su visión la nebulosa representaría descomunales conglomerados de estrellas que se encontraban a una distancia enorme. Creía que eran “universos islas”, de galaxias independientes.
Medio siglo más tarde, el francés Pierre Simón de Laplace (1749-1827), que aseguraba la existencia de un sistema solar estable y equilibrado, concebía la nebulosa como un sistema planetario en formación, idea que tuvo mucha aceptación.
En 1917, utilizando el telescopio Hooker en Mount Wilson el yanki Edwin Powel Hubble (1889-1953) logró discernir estrellas aisladas en las afueras de la nebulosa, es decir, no estaba compuesta de gas y polvo. La lejanía de la nebulosa se fijó en 800.000 años-luz. La nebulosa de Andrómeda era otra Galaxia.
Hacia 1924 ya se afirmaba la idea de la expansión del Universo, configurando la ley de Hubble, también conocida como ley de Hubble-Lemaitre que establece que la velocidad a que una Galaxia se aleja de nosotros es directamente proporcional a su distancia.
De nuevo sintetiza Asimov: “… hacia 1925 la noción que tenía el hombre acerca del tamaño del Universo experimentó otra ampliación colosal. Tanto es así que los astrónomos se vieron de nuevo enfrentados con el problema del infinito. Un siglo antes la paradoja de Olbers parecía refutar la posibilidad de un Universo infinito y la observación de Herschel de una Galaxia finita apoyaba esta teoría… Más ahora, en ese nuevo Universo ampliado de las galaxias, en plural, no había signo alguno de finitud… Se imponía abordar de nuevo la paradoja de Olbers, pero esta vez con galaxias en lugar de estrellas. En este nuevo intento se comprobó que el problema de la extensión del Universo en el espacio… resultó estar íntimamente ligado a la extensión del Universo en el tiempo: si era o no eterno.”
Y como la caridad bien entendida comienza por casa, en primer término se quiso conocer la edad de la Tierra. El físico alemán Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894), quien a mediados del siglo XIX perfeccionó “la ley de la conservación de la energía” (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma) estableció que 18.000.000 años atrás la nebulosa primitiva había contraído ya hasta un diámetro de 320.000.000 km. En consecuencia, tuvo que ser por entonces que se liberara el anillo de materia que mas tarde se condensaría y daría origen a la Tierra.
En 1785 el geólogo escoses James Hutton (1726-1797), fundador de la geología moderna, publicó el libro “Teoría de la Tierra” donde afirmaba que los cambios que se producían en la Tierra venían produciéndose en el pasado y demandaban enormes lapsos de tiempo para explicar los sedimentos y la erosión de nuestro planeta. Otro geólogo escoses, Charles Lyell (1797-1875), en 1833 publicó “Principios de Geología” que respaldaba las ideas de Hutton. Los geólogos parecían estupefactos con la cifra de Helmholtz.
La segunda mitad del siglo XIX fue testigo de la disputa entre los físicos, partidarios de una longitud de vida más corta y los geólogos y biólogos que se inclinaban por una vida más larga.
En 1859, el naturalista inglés Charles Robert Darwin (1809-1882) publicó “El origen de las especies”, donde desarrolló su teoría de la selección natural que presentaba la evolución biológica a través de la selección natural. Sus ideas fueron resistidas hasta casi 1930. El peso de la Biblia siempre ha sido muy grande. Hoy se considera que fundó la biología.
Pero en 1911, el físico británico Ernest Rutherford (1871-1937) demostró que el átomo no era una esfera indiferenciada, sino que consiste en un diminuto “núcleo atómico” y una serie de partículas ligeras llamadas “electrones” que rodean el núcleo. En el centro del átomo debía haber un núcleo que tuviera toda la masa y la carga positiva del átomo en tanto los electrones determinaban su tamaño. Ya en 1914 Hantori Nagaoka (1865-1950) había desarrollado el modelo saturnino.
Antes, el físico germano-suizo Albert Einstein (1879-1955) puso de relieve un aspecto particular de las reacciones nucleares. Por otra parte la radioactividad ofrecía un nuevo método para calcular la edad de la Tierra: conforme el uranio va emitiendo sus radiaciones, los átomos que lo componen se convierten en plomo. Ello tenía lugar al cabo de ¡4.500.000.000 años!

Albert Einstein

El paso siguiente fue preguntarse la edad y constitución del Sol. ¿Cómo determinar su constitución a 150.000.000 km de distancia? El filósofo francés Auguste Comte (1798-1857), entre los fenómenos incognoscibles incluyó la constitución química de los cuerpos celestes pero la radiación solar atraviesa el espacio y llega a nosotros. En 1859 el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) y el químico de igual origen Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) analizaron el espectro producido utilizando el espectroscopio. Así detectaron, en 1860, dos nuevos elementos que recibieron el nombre de “cesio” (“caesium”=azul celeste) y “rubidio” (“rubidus”=rojo parduzco). Ambos fueron los primeros elementos detectados por medios espectroscópicos y a ellos les siguieron otros.
Kirchhoff verificó la existencia de sodio y calcio. En 1862 el sueco Anders Jonas Angstrom (1814-1874) comprobó la existencia de hidrógeno en el Sol y el yanki Henry Norris Russell (1877-1957), en 1929 afirmó que el contenido de hidrógeno del Sol equivalía a las tres quintas partes de su volumen.
Más tarde otro gringo, Donald Howard Menzel (1901-1976) precisó la siguiente composición: hidrógeno 81,76%, helio 18,17% y otros 0,07% (oxígeno, carbono, neón, hierro). El inglés Joseph Norman Lockyer (1836-1920) lo bautizó como helio (por Helio, dios griego del Sol). Recién en 1895 el químico escocés William Ramsay (1852-1916) detectó el helio en la Tierra.
El Sol se formó hace 4.600 millones de años y va a durar otros 5.000 millones. La distancia del Sol a la Tierra es de 150.000 millones de km (un rayo de luz lo recorre en 8 minutos 20 segundos). Su masa se estima en 2.200.000.000.000.000.000.000.000.000 tn; la temperatura en la superficie es de 6.000 ºC; el inglés Arthur Stanley Eddington (1882-1944) en 1926 estimó su temperatura interior en 15.000.000 ºC. El volumen solar resultó ser 1.300.000 veces superior al de la Tierra y su masa 333.500 veces superior a la masa terrestre.
En 1943 el alemán Carl Friedrich von Weizsäcker (1912-2007) sugirió que la nebulosa que originó el sistema solar no giraba en bloque sino que en las regiones exteriores aparecieron turbulencias y dentro de ellas remolinos menores. Donde chocaban dos remolinos, llegado el momento, darían origen a los planetas. Se formó a partir de una nebulosa solar primitiva que colapsó por su propia gravedad generando un disco giratorio de gas y polvo. En este disco la materia se condensó en remolinos turbulentos donde la acumulación de partículas llevó a la formación de planetas y otros cuerpos celestes. Es decir, tanto el Sol como los planetas tendrían la misma edad: 4,7 evos.
Siguiendo los estudios sistemáticos del suizo-yanki Robert Julius Trumpler (1886-1956) la evolución de una estrella en general sería la que sigue:
1. Una masa de gas y polvo se contrae y calienta hasta alcanzar la secuencia principal. Cuando la masa de gas es grande este proceso durará unos 100.000 pues el campo gravitatorio relativamente grande de esta masa provocará una contracción bastante rápida. Una estrella de masa como el Sol tardará en contraerse hasta la secuencia principal unos 2 millones de años.
2) La estrella permanece en la secuencia principal entre millones de años y decenas de evos, según su masa El núcleo pierde gradualmente hidrógeno y acumula helio. Se cree que el Sol en el nucleo contiene 6 átomos de helio por cada átomo de hidrógeno mientras que en las afueras son 7 átomos de hidrógeno por cada uno de helio;
3) Cuando el núcleo alcanza un contenido crítico de hidrógeno (en defecto) y de helio (en exceso) la estrella comienza a dilatarse y por lógica a enfriarse. La estrella sigue latiendo de un modo regular durante varios millones de años hasta convertirse en una gigante roja. Dentro de unos 8 evos nuestro Sol vivirá esta experiencia y si los hombre no hemos abandonado la Tierra será nuestro fin.
4) Cuando la estrella llega ser una gigante roja el hidrógeno del núcleo se consumió y alcanza los 140.000.000º C (diez veces la temperatura del Sol). Aunque la estrella puede subsistir durante un tiempo gracias a la fusión de átomos de carbono, este proceso no puede durar indefinidamente.
Aunque el Sol tiene una edad de a lo sumo 5 evos, el análisis de los cúmulos revela que la existencia del universo puede extenderse hasta 25 evos.
Los estados de las estrellas son los siguientes: secuencia principal; gigante roja; enana blanca; supergigante; supernova; estrella de neutrones y agujero negro.
Pero, ¿es preciso postular una edad definida del Universo? Según los conocimientos actuales, el Universo que conocemos existe en su forma presente gracias a la producción de energía suministrada habría que concebir al Universo por la fusión del hidrógeno. Antes de que se iniciara el proceso de fusión habría que concebir al Universo como una masa vastísima de gas turbulento. Cuando preguntamos si el Universo es eterno, lo que estamos preguntando es si la fusión del hidrógeno es capaz de perdurar para siempre.
Las galaxias se alejan unas de otras no porque cada una de ellas se encuentre en movimiento sino debido a que el espacio en su totalidad se está expandiendo. Desde el punto de vista teórico, el Universo en expansión de Sitter resulta bastante superior al estático de Einstein. Esta superioridad se vio fortalecida luego que el ruso Alexander Friedman, en 1922, aplicó esa teoría a un Universo no vacío. Más tarde, en 1930, Eddington demostró que aun en el caso de que fuera lícito suponer que el Universo estático de Einstein existe, el Universo sería inestable.
El número de cúmulos de galaxias visibles en el cielo ascienden a centenares. Existe uno en la constelación Coma Berenices, a una distancia de 120.000.000 de años luz aproximadamente, que está compuesto por unas 10.000 galaxias.
La magnitud de estos números nos impide hablar de un universo de dimensiones infinitas. Lo que si requiere consideración es el Universo observable, finito tanto en diámetro como en volumen. El limite del mismo es 3.400 millones de años-luz de nosotros en todas las dimensiones. Sin embargo, algo no funcionaba en la escala del Universo tal y como fue calculada hacia los años cuarenta según la constante de Hubble. Hoy podemos decir que una galaxia situada una distancia de 12.500 millones de años-luz no puede ser detectada. Es decir que el diámetro de la esfera del Universo observable es de 25.000 millones de años-luz, cuatro veces más al que se suponía como correcto en 1950.
En la actualidad se cree que la galaxia de Andrómeda, algo mayor que la nuestra, tiene un diámetro de 200.000 años-luz y abarca hasta 300.000 millones de estrellas. Nuestra Galaxia sigue siendo gigante pero ya no es un monstruo único en su especie. La galaxia de la Vía Láctea, con sus 135 millones de estrellas, encaja bien en un Universo compuesto de galaxias cuyo número de estrellas oscila entre 10 y 5.000 miles de millones.
Pero tiene que haber existido un momento en el que toda la materia y la energía estuvieran concentradas en un bloque Ese tiempo cero cabe considerarlo como el origen del Universo y de acuerdo a las escalas vigentes entre 1925 y 1952 tuvo que ocurrir hace 2.000.000.000 años, 2 evo pero es imposible que la Tierra resulte dos veces más vieja. Nuevas escalas fijaron la edad del Universo en 13 evos y quizá como mínimo el tiempo cero data en 15 evos.

Isaac Newton

El sacerdote belga Georges Edward Lemaitre (1894-1966) sugirió en 1927 que en el tiempo cero toda la materia y energía del Universo se encontraba concentrada en una gigantesca masa de diámetro de quizá unos cuantos años-luz, el átomo primigenio. Lemaitre llamo a esa masa “huevo cósmico” pues a partir de él se formó el “Cosmos”. El huevo era inestable y estalló en una catastrófica explosión de la que resultaron las galaxias despedidas en todas las direcciones, cosa visible hoy en el alejamiento de las galaxias y cúmulo de galaxias. Este modelo de Lemaitre fue adoptado por Arthur Stanley Eddington (1882-1944) y el ruso-yanki Greorgui Gámow (1904-1963) lo bautizó “teoría del big-bang” (Gran Estallido).
¿De que estaba compuesto el huevo cósmico? Casi en su totalidad por hidrógeno. El átomo de hidrógeno consta de dos partículas: un protón central que porta una carga eléctrica positiva y un electrón exterior con carga eléctrica negativa. Si sobrepasamos cierta presión crítica ambos se aplastarán unos contra otros para formar una masa de partículas sin carga eléctrica llamada neutrones. Esta, comprimida hasta el límite se denomina “neutronio”, que tendría una densidad de unos 1.000 billones de gramos por centímetro cúbico y sería mucho mas denso que la enana blanca mas densa que se conoce.
De nuevo Gámow, en 1948, expresó que en el momento del big-bang el huevo cósmico compuesto de neutronio se desintegró en neutrones individuales, que se descompusieron en electrones y protones. Los protones así formados cabe considerarlos como átomos de hidrógeno-1. A medida que se fuesen formando los protones éstos chocarían de vez en cuando contra con los neutrones que aún quedaran e irían constituyendo núcleos atómicos estables de mayor complejidad.
Otra teoría, sugerida por el británico Fred Hoyle (1915-2001), promotor de la idea que la vida en la Tierra provino de medios extraterrestres y la idea de un universo eterno, sostiene que el material originario estaba constituido por hidrógeno-1 y que los demás elementos (carbono, oxígeno, hierro) se formaron en el interior de las estrellas por reacciones nucleares, pasando a la materia interestelar por vía de las supernovas. El mundo en estado estacionario, sin principio ni fin y en expansión constante por la creación de materia es otro concepto de Hoyle.
El descubrimiento de la radiación cómica de fondo en 1965 debilitó las posibilidades de su postura.
Pero ¿de dónde vino el huevo cósmico? La ley de la conservación de la energía implica que la sustancia del Universo es eterna por lo cual podría decirse que la materia del huevo estuvo allí desde siempre y era estable. Entonces, si era estable, ¿por qué el huevo estalló? Más vale preguntarnos en que forma podría existir la sustancia del Universo para permanecer estable durante muchos evos. Lo más fácil es concebir el cosmos como un gas extremadamente disperso. El Universo sería esa especie de “espacio vacío” que existe hoy entre las galaxias y sin duda alguna es estable. Según esta concepción el Universo parte de un estado caracterizado por un vacío virtual, pasa a una fase de contracción hasta alcanzar una densidad máxima y luego a una nueva expansión que conduce de nuevo al vacío. Ello permite concebir al huevo cósmico como un objeto momentáneo situado a medio camino en la eternidad. Este modelo se denomina “Universo hiperbólico”.
Pero este no es el único modelo que se puede deducir a partir de la teoría del huevo. Aunque concibamos el Universo como desintegrado en trozos que salen despedidos por una explosión gigantesca, siempre queda la fuerza de la gravitación universal que tenderá a reunir de nuevo los fragmentos y, quizá, lo logre. Supongamos que llegue un día donde las galaxias comiencen a juntarse de nuevo. Mientras en un Universo ex expansión la fusión de hidrógeno en hierro provee energía, en un Universo en contracción la desintegración del hierro en hidrógeno conservaría energía. De tal manera cuando el Universo se hubiera condensado hasta el límite en el huevo cósmico, aquel estaría compuesto otra vez de hidrógeno en su totalidad. La formación del huevo se vería seguida de un nuevo “big-bang” y el proceso volvería a comenzar. Ello constituye un “Universo pulsante” o “Universo oscilante”.
El inglés Edward Arthur Milne (1896-1950) propuso un Universo uniforme a través de todo el espacio al que denominó el “principio cosmológico”. Un universo infinito de estas características no concuerda muy bien con la noción del huevo que posee un tamaño finito y al explotar dio lugar a un número finito de galaxias. Gámow está dispuesto a considerar un huevo infinito y en este caso el principio cosmológico no sería incompatible con el Universo hiperbólico ni el pulsante.
Para el austriaco Hermann Bondi (1919-2005) y los ingleses Thomas Gold (1920-2004) y Fred Hoyle el principio cosmológico dejaba inalterado el Universo al variar la posición del observador pero ¿y a cerca de su posición en el tiempo? Si el universo experimenta cambios que son irreversibles como en el Universo hiperbólico o reversibles al cabo de muchos evos como en el pulsante, para un observador la naturaleza del Universo cambiaría radicalmente con el tiempo. Los tres opinaban que el Universo debía ser idéntico cualquiera fuera el momento y el lugar de la observación, idea que denominaron “principio cosmológico perfecto”.
Sin embargo, el Universo cambiaba de dos modos: en primer lugar la distancia intergaláctica aumenta considerablemente y en segundo lugar el hidrógeno no cesa de fusionarse en helio y otros átomos mas complicados. Los tres sugirieron en 1948 que el hidrógeno se creaba continuamente de la nada (“teoría de la creación continua”). Y en 1959 especularon respecto a que la carga positiva del protón fuese ligeramente superior a la carga negativa del electrón. Ello bastaría para acumular una carga neta de signo positivo en todas las galaxias y obligarlas a un movimiento de recesión mutuo y constante. Esta explicación del Universo en expansión soslaya la teoría del “big band”. De esta manera, la materia que se forma en el proceso de creación continua sería de naturaleza muy simple. Así, las nuevas galaxias formadas a partir de materia recién creada, serían galaxias jóvenes constituidas por hidrógeno fresco. El Universo nunca llegaría a vaciarse ni a envejecer, a pesar de que las galaxias, consideradas por separado, si envejecen. Un modelo de estas características representa un Universo en estado estacionario y concuerda con el principio cosmológico perfecto.
Cuando decimos que la galaxia de Andrómeda se halla a 2.300.000 años-luz de nosotros queremos expresar que esa luz tarda esa cantidad de años en cruzar la distancia que nos separa. Vemos aquello no como es en el presente sino como era hace 2.300.000 años-luz. Es decir, nos convertimos en viajeros del tiempo. Y cuanto más lejos penetramos en el espacio, más tarda la luz en llegar a nuestros ojos. Los telescopios a fines de los años 50 del siglo XX no alcanzaban a distinguir objetos a una distancia de 1 ó 2 millones de años-luz. Al observarlos los veíamos tal como eran hace 1 ó 2 evos.

Carl Sagan

A manera de epílogo

Estos apuntes provienen de “El Universo”, publicado en 1966, pero mi fuente es el libro de bolsillo impreso por Alianza Editorial, en la quinta edición de 1979. Una vez logrado el resumen que precede traté de actualizar algunas afirmaciones y fechas con fuentes mas recientes dada la evolución de los temas abordados. En cuanto a mis lecturas originales sobre el tema cabe agregar, que mas recientemente, influenciado por Lito Vidal, me aboqué al “Cosmos” de Carl Sagan (1934-1996). De esta manera confieso públicamente mi formación en el tema con difusores de la astronomía. No tengo ninguna formación en el tema. Soy apenas un tipo maravillado de la vida y de la búsqueda de respuestas a temas que nos trascienden. Me remonto a todos los nombres mencionado en este texto (son solo algunos de los mentados en la obra), al cúmulo de estudios, investigaciones, éxitos y fracasos en el largo camino del saber humano y celebro a los hermanos que han dedicado su vida al apasionado y apasionante mundo que habitamos. Y me da pena, infinita pena, una gran lástima, que haya seres humanos tan imbéciles que ante estas magnitudes y tantas incógnitas dispersas, piensen que pueden apropiarse del mas pequeño asteroide para robárselo a “El Principito”. Todos y cada uno de nosotros podemos ser ese principito. Todos y cada uno de nosotros debería ambicionar asomarse a ese mundo desconocido (el Cosmos, el Universo) para tomar conciencia de nuestra finitud, nuestra terrible e irremediable pequeñez, ante semejante maravilla. Algunos imbéciles, pobrecitos, intentan conquistarlo. Tipos como Elon Musk, entre otros, se desesperan por ello. De nuevo, pobrecitos, no han aprendido, no aprenderá jamás que “las cosas no son para poseerlas, sino para gozarlas”. ¡Aquí mismo te invito a gozar del Universo!