“El universo está hecho de galaxias y estrellas, pero su contenido es una de las grandes sorpresas de la ciencia de los últimos veinte años, todos los objetos celestes que hay en él constituyen únicamente el 5% de materia normal, hecha de los átomos de la tabla periódica de los elementos”: Carlos Frenk

“La cosmología se plantea preguntas profundas, entre éstas: cómo se formó el universo, de qué está hecho, de qué forma evolucionó y qué nos espera en el futuro. Incluso, puedo decir que la civilización humana comenzó cuando nuestros antepasados plantearon este tipo de cuestionamientos”, con estas palabras el físico Carlos Frenk inició la conferencia Fronteras de la cosmología. Todo de la nada: cómo se formó nuestro universo.

La sesión, transmitida en vivo el 10 de diciembre por las plataformas digitales de El Colegio Nacional, forma parte del ciclo Universidades por la ciencia, coordinado por el colegiado Jaime Urrutia Fucugauchi, Araxi Urrutia Odabachian, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y del Milner Centre for Evolution Universidad de Bath, UK, y Ana Elena González Treviño del Centro de Estudios Mexicanos UNAM-UK.

El cosmólogo de la Universidad de Durham, Reino Unido, explicó que el universo estás hecho de tabiques de galaxias, que son colecciones de estrellas, que van desde millones hasta cientos de miles de millones, que no están colocadas de manera uniforme. “La vía Láctea tiene unas dimensiones de aproximadamente 50 mil años luz, es decir le toma 50 mil años a la luz para llegar de un extremo a otro, nosotros vivimos a dos terceras partes del centro de nuestra galaxia.”

De acuerdo con el científico, a pesar de que se sabe que el universo está hecho de galaxias y estrellas, su contenido es una de las grandes sorpresas de la ciencia de los últimos veinte años, porque todos los objetos cósmicos y demás que hay en el espacio constituyen únicamente el 5% de materia normal, es decir de los átomos de la tabla periódica de los elementos.

“El 25% está hecho de lo que le llamamos materia oscura, que no emite luz y es cinco veces mayor a la ordinaria. Y la mayor parte del cosmos está hecho de una sustancia misteriosa que se llama energía oscura, que constituye el 70% de todo, ella se opone a la fuerza de gravedad y está ocasionando que nuestro universo se expanda de manera acelerada.”

En palabras del ganador del Premio Paul Dirac 2020, hasta ahora se desconoce qué es la energía oscura, pero se sabe que funciona como una forma de energía que produce una fuerza repulsiva y provoca la expansión acelerada del universo. “La mayor parte del universo es vacío, así se conoce en física. Sea lo que sea, la energía oscura tiene que ver con el vacío”.

“La materia oscura sabemos que existe porque es responsable de las galaxias, mantiene a las estrellas en órbita alrededor del centro y se puede inferir que las conserva en equilibrio. La teoría plantea que la materia oscura es una partícula elemental, pero no como los protones o neutrones, y que probablemente se formó en el universo temprano. Se trata de una partícula que no interactúa más que de forma gravitacional, lo que hace difícil identificarla en la Tierra.”

Frenk aseguró que la importancia de esta materia no sólo radica en que representa el 25 % del universo, sino que es responsable de que el universo no sea un lugar aburrido de partículas volando, es la encargada de todas las estructuras que habitan en él, incluyendo los seres humanos.

A la pregunta respecto a de dónde vienen las galaxias, el cosmólogo respondió que la fuerza de gravedad de la materia oscura está en la raíz de la formación de estructura cósmica, galaxias, estrellas y demás. “La formación de las galaxias se remonta a una fracción de segundo después del Big Band, la época más temprana del espacio, en el lenguaje de la ciencia se representa con la cifra 10 a la menos 35 segundos.”

“En la física interpretamos a la nada de forma matemática y le damos el nombre de vacío, el universo está lleno de la energía del vacío y es la base de la mecánica cuántica. Se sabe que esta energía se manifiesta en forma de materia y antimateria, y juega un papel fundamental en la formación del cosmos, porque cuando se creó tenía un exceso de ella y se la sacudió expandiéndose. En ese momento, el universo creció del tamaño de la punta de un alfiler al tamaño de una pelota de fútbol en una fracción pequeña de segundo.”

De acuerdo con la física de la cosmología del vacío todo y todos son el resultado de esta energía. “El Big Band estaba lleno de radiación a muy alta temperatura y a medida que se ha expandido esta radiación se ha enfriado; 350 mil años después del Big Band la radiación fue emitida y hoy en día se llama radiación cósmica de microondas de fondo, se trata de la primera luz del universo y actualmente se puede detectar”.

El universo tiene 13.7 mil millones de años, la radiación de microondas de fondo tiene una temperatura de 2.7 grados y con ella se puede investigar los procesos que ocurrieron en el espacio temprano. Proviene de todos los lados del universo y su temperatura no es uniforme. El doctor Carlos Frenk contribuyó a su descubrimiento, y ahora se tienen registros de fluctuaciones cuánticas del vacío producidas desde la época de expansión.

“Para estudiar el universo colocamos la información de las fluctuaciones cuánticas del vacío que detectamos dentro de una computadora junto con las leyes de la física, y gracias a ello se pueden estudiar las galaxias, se puede examinar lo que hizo el universo de forma temprana a través de las ondas de fondo. Hay preguntas abiertas de enorme importancia que tiene que responder la cosmología como: qué es la energía oscura y cómo empezó nuestro universo. Aún no sabemos por qué se originó.

Fuente: El Colegio Nacional