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LA LUZ Y
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO |
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El
efecto
Doppler
jugó un papel destacado en la formulación en 1929 de la
teoría del Big Bang
y la expansión del Universo. Esto fue así porque la luz procedente otras
galaxias que se recibe en observatorios astronómicos
tiene una frecuencia menor (longitud de onda mayor)
que la emitida. Se dice que está desplazada hacia el
rojo, aunque esta expresión puede resultar confusa ya
que, en el caso de longitudes de onda mayores
que el rojo (infrarrojo, microondas y ondas de
radio), los llamados "desplazamientos hacia el
rojo" se alejan de la longitud de onda del rojo. |
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En la figura de la derecha
se compara el espectro de luz que nos llega de una
galaxia (observado) con el espectro que se tendría
si dicha galaxia estuviera en reposo relativo con
respecto a nosotros (esperado). El hecho de que las líneas de todos
estos espectros "galácticos" estén desplazadas hacia el
rojo, hizo plantear al astrónomo estadounidense
Hubble (1889-1953)
en 1929 que ello se debe al efecto
Doppler y lo interpretó como una evidencia de que
dichas galaxias se están alejando de nosotros. Aplicó la
ley del efecto
Doppler
a estos espectros y comprobó que la
velocidad de alejamiento de las galaxias es mayor cuanto
más distantes estén de nosotros, lo que resulta
coherente con la concepción de un Universo en expansión. |
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Otra aportación
muy relevante del estudio de la luz al modelo de evolución de
Universo, de candente
actualidad, se refiere a los intentos de observar las huellas que debieron dejar en la
radiación de fondo (resto
de la luz
emitida en el periodo inicial de formación del
Universo) las ondas gravitacionales generadas en los
primeros instantes del Universo. La existencia de tal radiación
había sido predicha, entre otros, por
Dicke (1916-1997), quien
planteó en los años 60 que si pudiésemos observar objetos con
grandes desplazamientos hacia el rojo (por tanto, situados a
grandes distancias) podríamos observar el Universo tal y como
era poco después del Big Bang. |
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Mientras
tanto, los físicos estadounidenses
Penzias (1933-
) y
Wilson (1936-
) habían construido una extraña antena (una especie de
gran bocina receptora) para observar posibles microondas
provenientes del halo de la Vía Láctea, y, en 1965,
detectaron una radiación misteriosa que no parecía tener
relación con nuestra Galaxia. Esa radiación se observaba
en todas las direcciones del cielo y permanecía a lo
largo de todo el año. Era sumamente uniforme y
correspondía a una temperatura de tan sólo unos 3
Kelvin. Penzias y Wilson concluyeron que necesariamente
era de origen cósmico. Penzias mencionó este
descubrimiento al físico Bernie Burke que, casualmente,
estaba al tanto de los trabajos de Dicke. Penzias y
Wilson se entrevistaron enseguida con Dicke y fueron
conscientes de que habían detectado la radiación que,
poco después del Big Bang, llenaba el Universo.
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Arno Penzias y
Robert Wilson |
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Alan Guth |
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Por otra parte, en los mismos años setenta,
Guth (1947-
) elaboró la primera formulación de la teoría de un
Universo inflacionario, según la cual, con el Big Bang se debió producir un
proceso de inflación o expansión acelerada del Universo durante
unas fracciones infinitesimales de segundo (lo llamó "el
Bang del Big Bang"). Dicho proceso inflacionario habría generado
fluctuaciones cuánticas que, tras ser estiradas por la expansión
del Universo, deben producir dos tipos de perturbaciones en el
espacio-tiempo: ondas de densidad y
ondas
gravitacionales. Las
ondas de densidad fueron observadas inicialmente por el satélite COBE, en 1992, y más tarde por los WMAP y Planck
y sus propiedades están perfectamente de acuerdo
con las predicciones de la teoría de inflación.
Por su parte, las ondas gravitacionales
constituían una de las predicciones más buscadas
de la teoría y en marzo de 2014 un grupo de
investigación anunció en la prensa la posible
confirmación de su existencia. |
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Tras la huella del universo inicial
(El país, 19/03/2014) |
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Dicho anuncio se basó en que las ondas
gravitacionales producidas en "el Bang del Big
Bang" han de generar un patrón característico en
la orientación de la
polarización
de la radiación cósmica de fondo. Como dicha
radiación está muy débilmente polarizada, la
señal que se buscaba es muy pequeña y, en
consecuencia, muy difícil de detectar. En este
caso, se partió de datos recogidos por un
telescopio terrestre (BICEP-2, instalado en el
Polo Sur), tras observar una región del
firmamento en una única frecuencia en la banda
de las microondas. La afirmación de que se
habría podido detectar la señal buscada se
basaba en la asunción de que las emisiones
polarizadas en primer plano son prácticamente
despreciables en esta región del espectro
electromagnético. |
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En seguida, la interpretación de estos datos
fue
motivo de encendido debate en la comunidad científica. La señal
primordial de la radiación cósmica realmente se oculta detrás de
la radiación de fondo de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y el
primer análisis de los datos obtenidos por el telescopio BICEP-2 no
permitía afirmar con absoluta certeza que se hubiera sustraído
debidamente el efecto del polvo de nuestra Galaxia. |
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Sombras de duda sobre las nuevas
huellas del universo primitivo
(El país, 27/05/2014) |
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En esta
situación, se esperaba
que el análisis de los datos que obtuvo el telescopio espacial
europeo Planck, gracias a sus medidas
de gran precisión, sirviera para aislar la polarización de la
señal, y, quizá, pudiera dar una respuesta definitiva.
Y, se realizó un análisis minucioso de la combinación de
datos del Bicep-2 con los del telescopio PlancK [La
imagen adjunta (Fuente:
ESA/Planck Collaboration)
corresponde a un fragmento del cielo observado por el
telescopio Bicep-2 tal y como lo ha visto el telescopio
espacial europeo "Planck"], que ha llevado
finalmente a la conclusión de que no se podían dar por
encontradas, a partir de estos estudios, las ondas
gravitacionales primigenias.
Adiós a las ondas del principio
del universo
(El país,
02/02/2015) |
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En un futuro próximo también se
espera que satélites de tercera generación se lancen al espacio
para explorar con mayor detalle las ondas gravitacionales
producidas en los primeros instantes del Universo. |
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Por otra
parte, el observatorio Planck publicó en mayo de 2014 una imagen nueva sobre la estructura del campo
magnético de la Vía Láctea, confeccionada a partir de las
primeras observaciones a cielo completo de la
luz
polarizada emitida por el polvo interestelar de nuestra Galaxia.
Planck registra la huella
magnética de nuestra Galaxia
(ESA, España, 06/05/2014) |
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1965. El descubrimiento
de la luz más antigua del Cosmos.
Artículo del Dr. D.
Rafael Bachiller (Director del Observatorio astronómico
Nacional), publicado en
elmundo.es
el 04 de noviembre de 2015 |
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