El peor error de mi vida: Einstein, Hubble y la expansión del universo

por Julio García.

Que el universo se expande es una verdad que prácticamente ha dejado de ser puesta en entredicho por físicos y astrónomos. Sin embargo, aún hoy en día, nos seguimos preguntando por qué el universo se rige por las leyes que lo hacen ser como es y no por otro conjunto de valores.

En el primer cuarto del siglo XX, la noción de un universo en expansión resultaba contradictoria respecto a las teorías que en ese entonces se formulaban sobre cómo estaba constituida la realidad que regía los cielos, las estrellas y los planetas. En 1915, Albert Einstein (1879-1955), había propuesto una constante cosmológica para darle sentido a su famosa Teoría de la Relatividad General, que se basa en el hecho de que la fuerza gravitatoria que actúa sobre la materia no solamente influye directamente sobre la materia misma, sino que tiende a deformar (como si se tratase de una cama elástica que se deforma en función del peso que contiene), el espacio tiempo que roda al conjunto de los cuerpos.

Pero que la gravedad actuara sobre la materia y deformara el espacio y el tiempo que lo rodea no dejaba satisfecho a Einstein por varias razones: ¿cómo explicar que las galaxias estén alejadas unas de otras, que el universo sea tan inconmensurable, si la fuerza de gravedad tiende a atraer todo? ¿No debería el universo reducirse a un punto? ¿O será más bien que el universo es estático?

Para lograr que sus teorías concordaran, para que la fuerza de gravedad no redujera al universo a un punto y toda la materia colapsase sobre sí misma, Einstein propuso una constante cosmológica con la que declaró que el universo era estático, pese a que muchos, después de esta declaración, se seguían preguntando: ¿vivimos realmente en un universo rígido e inamovible?

En 1929, un astrónomo estadounidense doctorado en física de nombre Edwin Hubble (1889-1953), mientras realizaba investigaciones en el telescopio más potente de ese entonces, el telescopio Hooker del observatorio Monte Wilson de Pasadena, California, se dio cuenta que las galaxias que observaba registraban un comportamiento muy particular: tenían un corrimiento hacia el rojo. Como explicábamos en nuestro artículo anterior, y de acuerdo con el efecto Doppler, cuando la luz presenta un corrimiento hacia el rojo en el conjunto del espectro electromagnético, significa que los objetos se alejan respecto al sitio en donde se encuentra el observador, por tanto, el conjunto de galaxias que observaba Hubble, no solamente se estaban moviendo, sino que se estaban alejando unas de otras.

Es importante destacar también que los efectos de dicha expansión solamente se observan a escalas de distancias muy grandes. Por ejemplo, el conjunto de galaxias formado por el Grupo Local, al que pertenece la Vía Láctea, Andrómeda y otra treintena de galaxias más pequeñas, presenta una tendencia de acercamiento. Se cree, que dentro de 3,000 y 5,000 millones de años, Andrómeda colisionará con nuestra galaxia, ya que ésta última se acerca a una velocidad aproximada de 500,000 km/h, esto debido a la acción de
la gravedad.

Ahora bien: ¿contradecían estas observaciones, esta verdad empírica implacable, las nociones de Einstein respecto al hecho de que habitamos un universo estático? Evidentemente sí. Lo que Hubble acababa de demostrar era que si las galaxias se alejan unas de otras a velocidades increíbles, entonces, inevitablemente, el universo también se expande en todas direcciones, como un globo que se infla. Si el universo se está expandiendo, debió de tener un principio (¿tendrá su ocaso?), cuando toda la materia era equiparable con una sopa homogénea, extremadamente caliente, donde era imposible distinguir entre materia y energía.

La Ley de Hubble señala también que el “corrimiento hacia el rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que se encuentra”, por tanto, entre más alejada se encuentre una galaxia con respecto a otra, mayor será la velocidad con la que se aleja: mayor será, pues, la velocidad a la que se expande el universo.

Con el descubrimiento de Hubble sobre la expansión del universo, a partir del alejamiento que experimentan las galaxias a gran escala, la constante cosmológica planteada por Einstein dejaba de tener sentido. Poco tiempo después de estos hallazgos, el genio alemán consideraba su propia propuesta de un universo estático como “el peor error de mi vida”.

Sin embargo, la propuesta de una constante cosmológica por Einstein no está considerada del todo errada hoy en día si nos planteamos las siguientes interrogantes: ¿qué produce en realidad la expansión del universo?, ¿qué mueve a las galaxias para que se alejen unas de otras a velocidades cada vez más aceleradas?, ¿podría existir alguna fuerza, aún desconocida y exótica, que haga colapsar los efectos de atracción de la gravedad cuando hacemos referencia a cúmulos o racimos de galaxias en el conjunto del
universo?

Para darle sentido a esta pléyade de preguntas, y muchas más que puedan surgirnos, actualmente se baraja la hipótesis sobre la existencia de un tipo de energía oscura, que estaría presente en todo el universo en proporciones mucho mayores que la materia ordinaria de la que estamos conformados todos los seres humanos, estrellas, planetas, moléculas y átomos que nos rodean, cuya sola presencia estaría ejerciendo un tipo de “presión” negativa para contrarrestar los efectos “positivos” y de atracción de la gravedad. Aunque todavía no hay consenso al respecto, algunos físicos creen que el total de energía oscura en el universo es de un 70%. Pero, ¿cómo se formó este tipo de energía?, ¿pudo estar presente desde el origen del universo mismo? Todavía nadie lo puede responder.

Pero lo que sí es muy cierto es que, en aquellos años, por un lado los descubrimientos de Hubble sobre un universo que se expande, que privilegia la noción de lo dinámico sobre lo estático, y que abre la posibilidad de que las cosas, animadas e inanimadas, tiendan a evolucionar desde un principio y hacia un final en el tiempo, y, por otro el otro, al conjunto de nociones establecidas por Einstein sobre el comportamiento de los objetos a través de la gravedad, que tienden a deformar el espacio tiempo que los rodea, dieron pie a una nueva era para la física y la cosmología. Tiempos dorados aquellos donde, sin duda, se replanteó la manera en que los seres humanos concebimos y entendemos a la realidad en el siglo XXI.

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