“trabajo en el origen de la evolución del universo”, explica Vladimir Ávila Reese, como quien dice ‘trabajo en finanzas’ o ‘soy comerciante’. Dos conceptos son importantes para entender esta entrevista. Uno es ‘materia oscura’ y otro, ‘energía oscura’. Ambas existen en el universo, y aunque no podemos verlas, los investigadores conocen sus efectos. Están muy relacionadas con la forma de evolución de las galaxias, que son los principales componentes del universo. Entender qué son ambas y cuál es su rol en la historia del universo es el reto astronómico de las siguientes décadas.
- En un artículo se describe que las galaxias están formadas de materia oscura y también de energía oscura. ¿Puede explicarnos en qué consisten ambas?
- Yo diría que estamos aquí gracias a la materia oscura. Vamos por partes. Las observaciones astronómicas en las últimas décadas han mostrado que ‘no todo lo que brilla es oro’. En los telescopios se estudian los objetos cósmicos que producen luz y radiación electromagnética en general, tales como las estrellas, las nebulosas, el medio interestelar, etc. Las galaxias son enormes sistemas compuestos por todo esto.
Nos dimos cuenta que, por el movimiento y la rotación de las galaxias, hay mucha más gravedad de la que está produciendo la materia brillante… tanta, que más del 90% de la masa de las galaxias no es lo que brilla. A ese componente lo llamaron materia oscura. En realidad es materia invisible y sabemos que está ahí por la gravedad que produce, la misma que ayuda a mantener cohesionadas a las galaxias. Algunos astrónomos se oponen a esta concepción, pero es ya ineludible.
- ¿Tiene alguna participación en la formación de galaxias?
- Exactamente. Ese el punto. Se ha demostrado que en épocas muy tempranas, en el Big Bang, cuando el universo era muy caliente, las ‘semillas’ de galaxias que se pudieron haber sembrado en el fluido primigenio se borraron si hubiera sólo materia ordinaria.
La radiación es muy enérgica en esa época y ‘plancha’ a los tenues grumos de materia ordinaria. Pero si los grumos son de materia oscura, la radiación ‘no le hace ni cosquillas’, y por su propia gravedad se van haciendo cada vez más compactos. Al final colapsan gravitacionalmente y forman estructuras oscuras invisibles que capturan con su gravedad al gas de materia ordinaria; en el centro de estas estructuras esferoidales que tejen una telaraña cósmica cae el gas y se forman la galaxias, donde nacen y viven las estrellas, los planetas y toda la gama de objetos astronómicos. La materia oscura sirvió entonces como molde para ‘cocinar’ las galaxias. Sin ella, sería difícil explicarlas y, por ende, todo lo que se formó dentro de ellas… incluyendo a nosotros.
- ¿Qué es entonces la materia oscura?
- La hipótesis más aceptada es que son partículas elementales exóticas aún no descubiertas en laboratorio, pero predichas por los físicos de partículas elementales a fin de lograr simetrías en sus modelos del microcosmos. Así como Dimitri Mendeleiev predijo la existencia de elementos químicos que no se conocían en su época y luego se descubrieron, igual está ocurriendo acá.
Hay una gran variedad de partículas predichas que no interactúan con la radiación; esa podría ser la materia oscura de la que están hechas las galaxias y que moldean sus propiedades. Mi grupo en el Instituto de Astronomía de la UNAM ha trabajado durante años en el modelamiento de galaxias usando diferentes tipos de partículas exóticas para los moldes de materia invisible. Comparando nuestras galaxias con las observadas pudimos decir qué tipo de partículas son más adecuadas.
Es increíble la estrecha conexión que hay entre el macro y el micromundo. Ahora el reto es detectar estas elusivas partículas en la Tierra. Se han construido ingeniosos y sofisticados experimentos para tal cometido.
- ¿Se está haciendo parte de estos experimentos en el gran colisionador de hadrones que se construyó en Europa?
- Con el colisionador hadrónico, la idea es confirmar si son correctas las teorías de supersimetría que predicen la existencia de las partículas de Higgs (o ‘partículas de Dios’, como se las llama), las mismas que dan la masa al resto de las partículas.
Si en este colisionador se comprueba la teoría de la supersimetría, será un gran paso para decir que la materia oscura de la que los astrónomos durante décadas venimos hablando, está hecha de partículas supersimétricas. La principal candidata -porque son varias- es una partícula que se llama neutralino.
- ¿Cómo es un neutralino?
- Es una partícula unas cien veces más masiva que el protón pero que no interactúa para nada con el campo electromagnético. Si existe, se estima que unos mil neutralinos atraviesan a una persona por segundo. Pero nadie se da cuenta, no lo percibimos porque los neutralinos no interactúan con los campos electromagnéticos de los átomos y las moléculas de las que estamos hechos. Es realmente una partícula oscura o invisible cuya existencia se delata solo por la gravedad que produce cuando se suman enormes masas a escalas de galaxias.
- Parece ser entonces que la materia oscura es ‘nuestra amiga’. ¿Y qué hay de la energía oscura de la que se habla en otros artículos recientes?
- Aparentemente la materia oscura es un medio repulsivo que está acelerando la expansión del universo. Desde hace más de 80 años sabemos que el universo actual está en expansión. Se creía que la expansión se venía frenando debido a que la materia en el universo (oscura y ordinaria) produce gravedad, la misma que es atractiva pero no repulsiva.
En la última década se logró medir cómo era la expansión del universo hacia el remoto pasado. Algunas de estas mediciones las logramos nosotros en colaboración con un equipo de astrofísicos italianos. Y ahí sobrevino la gran sorpresa. Se infirió que hasta un poco después de la mitad de la edad actual del universo, la expansión se estaba frenando, pero a partir de entonces ¡misteriosamente empezó a acelerar su expansión!
- ¿Que significa esa aceleración en la expansión?
- Es la gran pregunta. El que se acelere implica que hay un medio que es repulsivo y que abunda mucho más que la materia; ese medio actúa como un resorte que se accionó cuando el universo tuvo un poco más de la mitad de su edad actual. A ese medio se lo bautizó como energía oscura.
Nos quedamos con estos conceptos: materia ordinaria, de la que están hechos los átomos, nosotros, las estrellas, las galaxias; es la que interactúa con la radiación, la que brilla.
Materia oscura, la misma que no interactúa con la radiación y por ende no forma estructuras visibles, pero teje la red cósmica donde se forman las galaxias. Y por último, energía oscura, un medio repulsivo que ni siquiera es materia y que se invoca para explicar la aceleración que se descubrió en la expansión del universo.
- ¿Cuál es la proporción de cada una de estos componentes?
- Las observaciones astronómicas nos dicen que solo el 4,5% de lo que hay en el universo actual es materia ordinaria. El 22,5 % es la materia oscura y el restante 73% es la energía oscura.
- Es impresionante. Como dice la cita famosa: “Lo esencial es invisible a los ojos”, en este caso, al telescopio.
- Exactamente. Lo que los astrónomos podemos ver con telescopios es solo la punta del iceberg. El grueso de lo que está constituido nuestro universo es invisible pero se delata por la acción que ejerce sobre los cuerpos visibles. Por ejemplo por la gravedad que produce la materia oscura en las galaxias o la expansión acelerada del universo que produce la energía oscura.
Todo esto nos conduce a un parteaguas en la ciencia, pues estamos hablando de más de un 95% que no conocemos, que apenas empezamos a entender que está ahí. Todo apunta a que se trata de componentes nuevos que revolucionarán nuestro entendimiento de la naturaleza… y, en un futuro, quien sabe, incluso podrían llegar a tener aplicaciones prácticas. Pero mientras no se las detecte de manera directa, hay cabida también para propuestas, algo aventuradas, de que las observaciones astronómicas que indican su existencia más bien están revelando una nueva física, nuevas leyes de la gravedad o incluso la existencia de más dimensiones espaciales. Vivimos en tres dimensiones espaciales, además de una cuarta temporal. Si existiese una quinta dimensión espacial, en su proyección hacia nuestro mundo de tres dimensiones, obtnemos el efecto de que hay más materia e incluso energía oscura. Sea lo que sea, estamos en el umbral de una revolución científica.
Perfil
Empezó a estudiar en la ex- Unión Soviética hace más de 25 años. Tiene 43 años. Es astrónomo y matemático. Extraña su natal Tarija y la forma de ser alegre de los chapacos, aunque en México ha encontrado algunas similitudes. Es profesor investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México, uno de los centros más prestigiosos del mundo. Se define como un obstinado de la ciencia. Lee bastante, especialmente a Dostoievsky, Tolstoi, Pushkin y Saramago. Aunque a veces sale a correr, prefiere escalar. Conoce muchas de las montañas de Nuevo México. Su tesis de licenciatura trató el tema de la evolución de estrellas binarias de helio. Más de la mitad de las estrellas viven en sistemas binarios, es decir, en ‘parejas’. El Sol es una estrella ‘rarita’, porque no tiene compañero. El trabajo fue supervisado por Alexander Tutukov, eminencia en este campo. Completó su doctorado en formación y evolución de galaxias de disco; hizo un posdoctorado en propiedades de los halos de la materia oscura y formación y evolución de galaxias.
El primer llanto del universo
Cuando el astrofísico George Gamow predijo en 1948 que debía existir una radiación de la época en que el universo estaba caliente, lo tildaron de loco. En 1960, casualmente, dos radioastrónomos descubrieron una radiación que hoy se llama radiación cósmica de fondo y que baña uniformemente el universo. Ambos recibieron el Premio e Nobel a mediados de los 70 por haberla descubierto.
En 2006, George Smoot, jefe del grupo de un satélite diseñado para estudiar en detalle esta radiación, compartió también el Premio Nobel de Física. Vladimir Ávila dice que el estudio de ese ‘fósil cósmico’ y el hecho que podamos explicar cada detalle del mismo, es uno de los logros más impresionantes del intelecto humano. El código genético del universo está cifrado en esa radiación. En ese llanto del ‘universo bebé’ encontramos las condiciones iniciales de la formación de la red cósmica de materia oscura, el molde que luego le imprime sus características a las galaxias, esos gigantescos mundos donde se desarrolla el drama de la evolución cósmica, incluyendo el de la vida con inteligencia.
Ávila y su grupo trabajan incansablemente en la reconstrucción de ese drama, que quizá empezó antes de esa ‘sopa’ de partículas elementales y radiación en interacción; por entonces, el universo era un medio muy caliente. No había átomos, porque la radiación era tan fuerte que los rompía. Esta radiación es el llanto del ‘universo bebé’, que aún sigue viajando.
Al enfriarse el universo pudieron formarse los átomos y finalmente las galaxias. Hoy sabemos que los planetas y el sol rotan alrededor de la galaxia a una velocidad de 800.000 kilómetros por hora. Tendrían que salir disparados el gas y las estrellas, pero hay algo que se opone a la fuerza centrífuga. Sumando la masa que hay en las estrellas, no alcanza para mantener en equilibrio a toda la galaxia con semejante velocidad de rotación. Por eso se invoca la presencia la materia invisible.
No hay comentarios:
Publicar un comentario