Filmando la película del Universo

Hola amigos, esta es la primera vez que escribo en la Gaveta de Astrofísica. Para romper el hielo, voy a hablarles un poco sobre mi investigación. Trabajo principalmente en DES, acrónimo de Dark Energy Survey (Cartografiado de Energía Oscura por sus siglas en inglés), un cartografiado de galaxias dedicado al estudio de la energía oscura y la cosmología en general. Esta ciencia, la cosmología, trata de responder preguntas relacionadas con el Universo como un todo. Es posiblemente una de las disciplinas científicas más antiguas: desde tiempos inmemoriales el ser humano se ha estado preguntando sobre la naturaleza física del Universo (y, por lo visto, continuaremos así por mucho tiempo).

Los cosmólogos estudiamos si el Universo tiene edad o fronteras espaciales, estudiamos la naturaleza misma del tiempo y el espacio. Estudiamos de qué está compuesto, cuánta materia bariónica (la normal, la tabla periódica de toda la vida), cuánta radiación, materia oscura y energía oscura hay. Finalmente, lo que más nos gustaría saber es cuál es el sentido físico de la existencia del Universo en sí y también, aunque quizás de imposible respuesta, si existen otros Universos además del nuestro.

Para estudiar estas cuestiones, uno de los principales medios que tenemos es a través de cartografiados de galaxias. Estos consisten en tomar imágenes profundas del cielo para crear un mapa espacial y temporal del Universo, a través de las posiciones de las galaxias que observamos en nuestras imágenes. Cuanta mayor área observemos, mejor, pues tendremos mayor estadística, fundamental si queremos entender el Universo como un todo. La interpretación de estos datos provenientes de los cartografiados de galaxias es posible gracias a la teoría de la relatividad de Einstein. Debido a que la velocidad de la luz es constante, independientemente de donde venga o de nuestro movimiento, en una misma imagen astronómica, como las tomadas en estos cartografiados, podemos observar galaxias de diferentes épocas y crear una película de la historia del Universo.

Imaginen una imagen fotográfica del cielo profundo. En esta veremos un montón de galaxias, algunas de las cuales estarán muy cerca de nosotros y otras, a su vez, estarán muy muy lejos. Pues bien, las imágenes de las galaxias que están más cerca, digamos, a 946 073 047 258 000 kilómetros de distancia (es la distancia que la luz recorre en 100 años) no son imágenes del presente, sino que estamos viendo cómo eran esas galaxias hace 100 años. ¡Estamos viendo una imagen del pasado! Un apunte rápido: para simplificar el lenguaje, los científicos usamos la unidad de distancia llamada año-luz, que equivale a esos 9 460 730 472 580 kilómetros que recorre la luz en un año.

Volviendo al asunto: en nuestra única "fotografía" del cielo profundo tenemos imágenes de galaxias individuales que están a 100 años-luz. Pero lo curioso es que, al lado de estas, hay muchas otras galaxias, algunas de las cuales se encontrarán más cercanas y otras más lejanas. Pensemos en aquellas galaxias que se encuentran, digamos, a 10 000 años-luz. Estamos viendo la imagen de las galaxias como eran en el pasado, hace 10 000 años. ¿Se han dado cuenta? En una misma imagen tenemos galaxias de hace 100 años y, al mismo tiempo, galaxias de hace 10 000 años. Separándolas y estudiando juntas las que tienen la misma edad podemos reconstruir fotogramas individuales. Estos fotogramas, ordenados cronológicamente, nos permiten estudiar la evolución temporal del Universo como si de una película se tratara.

Otro apunte: ciertamente, no hay ninguna galaxia a una distancia de 100 o 10 000 años-luz que he usado como ejemplo, porque en escalas galácticas estas son distancias insignificantes. Para dar una idea, piensen que Andrómeda, nuestra galaxia hermana, está a 2,5 millones de años-luz, y esta es solo la más cercana entre billones y billones y billones de galaxias... y paro, porque no sabría decir cuántos billones hay, quizás sean infinitos.

Y así, finalmente, en nuestro camino al pasado, llegamos a una consecuencia que, a mi entender, tiene un significado metafísico muy profundo: la posibilidad de observar la radiación proveniente del mismísimo Big-Bang, de nuestro origen. Esta radiación se llama fondo cósmico de microondas (CMB por sus siglas en inglés). Estudiando esta radiación, junto a la información que viene de los cartografiados de galaxias, podemos ver cómo el Universo ha evolucionado en el tiempo, desde los primeros segundos hasta el presente, con una edad de casi 14 billones de años.

Igualmente, con la información que tenemos del pasado podemos teorizar sobre el futuro, considerando que no hay discontinuidades. Si todo siguiera igual, según nuestro modelo actual, dentro de billones y billones de años, el Universo habrá sufrido una gran expansión. Las distancias entre galaxias serán cada vez mayores y las observaciones astronómicas que una hipotética civilización haga verán un cielo bastante vacío de galaxias. Finalmente, la materia, toda la materia, se irá transformando poco a poco en radiación hacia un futuro Universo frío y vacío.

Y en eso estoy, trabajando en Río de Janeiro, en el Dark Energy Survey, junto a cientos de investigadores de varios continentes, estudiando el destino del Universo. Espero que les guste mi trabajo, un abrazo a todos.