Hay ecos del nacimiento del Universo

publicado el 30 de agosto de 2009 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

El origen del universo: no hay una pregunta más radical, esencia de todas las esencias, anterior a la vida, anterior a las estrellas… La especulación más antigua y la rama de la ciencia más reciente.

En el siglo VI a. C., Aristarco de Samos puso el Sol fijo en el centro del universo, con la Tierra, los planetas y las "estrellas fijas" a su alrededor. La idea, herética por mil años, fue recuperada en la Italia renacentista por Galileo, consolidada por Kepler y dotada de su fuerza de cohesión por Newton, que vio en la gravitación la fuerza que atrapa los planetas en torno al Sol y la que nos retiene en el suelo: una síntesis maravillosa producto de las matemáticas.

Con el descubrimiento del Big Bang, cuyos restos han sido detectados, supimos que el universo tuvo un principio… Al menos este universo. Nada sabemos, todavía, de otros anteriores de los que éste sea un rebote, el último por ahora.

Nature ofrece el más reciente atisbo a la infancia del universo. Un equipo internacional de científicos buscan las ondas de gravitación que debió producir el Big Bang. Realizan sus observaciones por medio del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). En 2007 se unió a la investigación el Interferómetro Virgo, en Italia.

Recordemos: el Big Bang es también el inicio del espacio y del tiempo. No había espacio dentro del cual ocurrió el Big Bang. No: ocurrió en una nada que incluye el espacio. Con el Bang comenzó a crecer el espacio y a correr el tiempo. Es en ese espacio primigenio, anterior al primer minuto, donde la gravitación primordial debió dejar sus rastros.

"Nuestros resultados son un gran paso hacia la detección de las ondas gravitatorias primordiales —arrugas en el tejido del espacio y el tiempo— que fueron creadas conforme el universo se expandió en los primeros momentos", señala Lee Samuel Finn de la Universidad Penn State. "Este tipo de información proveería claves vitales para entender cómo evolucionó la estructura del universo. Por ejemplo, ¿por qué está nuestro universo aglutinado en galaxias?"

Los cosmólogos buscan una superposición de ondas gravitatorias con diferentes tallas y direcciones, como las que se forman en la superficie de un estanque en una granizada. De las cuatro fuerzas (quizá cinco) esenciales del universo, la gravitación dominó los primeros nanosegundos. Pero la gravitación, de acuerdo con la física cuántica, tiene su elemento mínimo, su quantum, que está en superposición de estados partícula-onda mientras no ocurra una observación.

"El espacio-tiempo es el escenario vivo sobre el cual se desarrolla el drama del universo", dice Finn. "Y las ondas gravitatorias primordiales son los pliegues, torsiones y dobleces en el espacio-tiempo que dejaron su marca conforme el universo se expandió desde sus primeros instantes al presente. Las observaciones que reportamos en este artículo son el más directo examen del universo viviente y respirando."

La gravitación en Newton era un hecho instantáneo, una fuerza de atracción que pudo medir, pero no describir su naturaleza. Las ecuaciones de Newton podían localizar un nuevo planeta por sus efectos gravitatorios, pero no daban respuesta a qué es la gravitación.

Debimos esperar a 1916, cuando Einstein nos dio la respuesta en su teoría general de la relatividad: es una curvatura del espacio-tiempo, curvatura producida por la masa, como un balón puesto sobre un cielo raso. Y esa curvatura viaja a la velocidad de la luz, no aparece de forma instantánea, en la relatividad nada es instantáneo. La palabra misma está desechada.

Las ondas gravitatorias son una previsión de la relatividad general: si pongo un balón sobre un cielo raso, la curva que produce en la tela avanza, muy rápido, pero no es instantánea. La curvatura del espacio-tiempo fue comprobada muy pronto: durante el eclipse solar de 1919 se pudieron observar estrellas que deberían quedar ocultas tras del disco solar. La luz, curvada por la masa del Sol, hacia observable lo que estaba detrás. La primera evidencia de ondas gravitatorias se tuvo en 1979.

Desde entonces, la ciencia anda tras de las generadas durante el Big Bang, ya que son la única manera de sondear los primeros nanosegundos del universo. En este sentido son absolutamente únicas, dice David Reitze, de la Universidad de Florida. ¿Y cómo captar el paso de una onda gravitatoria? Un rayo láser se divide en dos que siguen brazos en forma de L, un detector tiene 2 kilómetros, el otro 4. Uno en el estado de Washington y el otro en Louisiana: la diagonal más grande en los EU continentales. Según la relatividad, un brazo debe ser ligeramente estirado y el otro comprimido cuando una onda gravitatoria pasa. Y las variaciones en el láser del interferómetro pueden detectar un cambio de una milésima del diámetro de un núcleo atómico en la longitud de los brazos de la L. ¡¡¡Uf!!!

Contacto: Samuel Lee Finn.