¿El final de la Cosmología?

Un artículo del Scientific American del 25 de febrero de 2008, de Lawrence M. Krauss y Robert J. Scherrer, que presenta inquietantes consecuencias para la cosmología, ya que un universo en aceleración elimina los vestigios de sus propios orígenes. Esto es, convierte a la cosmología en una disciplina sin objeto.

Conceptos claves:

• Hace una década los astrónomos hicieron el descubrimiento revolucionario que la expansión del universo se está acelerando. Todavía se están resolviendo las consecuencias.
• La aceleración de la expansión terminará por separar a las galaxias más rápidamente que la luz, poniéndolas fuera de nuestra visión. Este proceso elimina los puntos de referencia para medir la expansión y diluye los productos característicos del Big Bang a nada. En resumen: borra todos los signos de que alguna vez existió el Big Bang.
• Para nuestros descendientes lejanos, el universo parecerá un pequeño amasijo de estrellas en un vacío infinito e inmutable.
• ¿Qué conocimiento ha borrado ya el universo?

En la imagen: Un planeta solitario. A medida que el espacio se vacía a causa de la aceleración de la expansión cósmica, la galaxia que habita la Tierra llegará a estar rodeada de un vacío total.

Hace cien años un artículo del Scientific American sobre la historia y la estructura a gran escala del universo habría estado equivocado casi por completo. En 1908 los científicos pensaban que nuestra galaxia comprendía todo el universo. Lo consideraban un "universo isla", un cúmulo de estrellas aislado y rodeado por un vacío infinito. Ahora sabemos que nuestra galaxia es una más entre 400 mil millones de galaxias en el universo observable. En 1908 el consenso científico sostenía que el univeso era estático y eterno. El principio del universo en una ardiente gran explosión —el big bang— no era ni siquiera remotamente una sospecha. No se comprendía la síntesis de elementos en los primeros momentos del big bang y en el interior del núcleo de las estrellas. No se soñaba con la expansión del espacio y su posible curvatura en respuesta a la materia. El reconocimiento del hecho de que todo el espacio está bañado en radiación, que proporciona una imagen fantasmal de la fría luminiscencia de la creación, deberá esperar al desarrollo de las modernas tecnologías diseñadas no para explorar la eternidad sino para permitir que los seres humanos llamaran por teléfono a casa.

Es difícil pensar en un área de investigación intelectual que haya cambiado más que la cosmología en el último siglo, y el cambio transformó nuestra visión del mundo. ¿Pero debe la ciencia del futuro reflejar siempre un conocimiento más empírico del que había en el pasado? Nuestro trabajo reciente sugiere que la respuesta es no en lo que respecta al calendario cósmico. Podríamos estar viviendo en la única época de la historia del universo en la cual los científicos pueden alcanzar una comprensión exacta de la verdadera naturaleza del universo.

Un descubrimiento espectacular de hace casi una década impulsó nuestro estudio. Dos grupos diferentes de astrónomos examinaron la expansión del universo durante los últimos cinco mil millones de años y encontraron que ésta parecía estar acelerándose. Se cree que el origen de esta antigravedad o repulsión cósmica es alguna nueva forma de "energía oscura" asociada con el espacio vacío. Algunos teóricos, incluyendo uno de nosotros —Krauss—, había anticipado en realidad este último resultado basado en mediciones indirectas, pero en física lo que cuenta son las observaciones directas. La aceleración del universo implica que el espacio vacío contiene casi tres veces más energía que todas las estructuras cósmicas que hoy observamos: galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias. Es irónico que Albert Einstein fue el primero en postular tal forma de energía para mantener estático al universo. La llamó constante cosmológica [ver “Cosmological Antigravity”, por Lawrence M. Krauss; Scientific American, enero 1999].

La materia oscura tendrá un impacto enorme en el futuro del universo. Krauss, junto con el cosmólogo Glenn Starkman de la Universidad de Case Western Reserve, analizaron las consecuencias para el destino de la vida en un universo con una constante cosmológica. El pronóstico no es favorable. Tal universo se convertirá en un lugar muy inhóspito. La constante cosmológica produce un "horizonte de eventos" fijo, una superficie imaginaria más allá de la cual ni la materia ni la radiación pueden alcanzarnos. El universo viene a parecerse a un agujero negro del revés, con la materia y la radiación atrapadas fuera del horizonte más bien que en su interior. Este hallazgo significa que el universo observable contiene sólo una cantidad de información finita, de forma tal que el tratamiento de la información —y la vida— no pueden perdurar eternamente [ver “The Fate of Life in the Universe,” por Lawrence M. Krauss y Glenn D. Starkman; Scientific American, noviembre 1999].

Mucho antes que este límite de la información se convierta en un problema, toda la materia en expansión del universo será llevada fuera del horizonte de eventos. El proceso fue estudiado por Abraham Loeb y Kentaro Nagamine, entonces en la Universidad de Harvard, quienes hallaron que el llamado Grupo Local de galaxias —la Vía Láctea, Andrómeda y una gran cantidad de galaxias enanas en órbita— colapsará en un único y enorme supercúmulo de estrellas. El resto de las galaxias desaparecerá en el olvido más allá del horizonte de eventos. Este proceso tomará unos cien mil millones de años en cumplirse, lo que puede parecer un tiempo muy largo pero es bastante corto comparado con la vastedad de la eternidad.

Colapsan los pilares

¿A qué conclusiones llegarán los astrónomos de un futuro lejano, viviendo en este supercúmulo, sobre la historia del universo? Para considerar esta pregunta, es oportuno recordar los pilares sobre los cuales se basa nuestra comprensión actual del big bang.

Segunda parte

Vía: El Sofista