El Sofista

¿El final de la cosmología? (4ta. parte)

Continuación del artículo de Lawrence M. Krauss y Robert J. Scherrer publicado en la revista Scientific American del 25 de febrero de 2008, cuya primera parte traduje aquí.


Consumiéndose por completo

¿Podrían los cosmólogos del futuro obtener conocimientos sobre el big bang a partir de la observación de la abundancia de elementos químicos? Una vez más, la respuesta es probablemente no. El problema es que nuestra habilidad para indagar la nucleosíntesis primordial depende del hecho de que la abundancia de deuterio y helio no ha evolucionado mucho desde que fueron producidos hace catorce mil millones de años. Por ejemplo, el helio producido en el comienzo del universo es aproximadamente el veinticuatro por ciento de la materia total. Aunque las estrellas producen helio en el curso de sus reacciones de fusión, la abundancia de helio aumentó en un porcentaje mínimo. Fred Adams y Gregory Laughlin, astrónomos de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, sugirieron que esta fracción podría aumentar tanto como un sesenta por ciento después de muchas generaciones de estrellas. Un observador en el futuro lejano encontraría que el helio primordial se ha sumido en el helio producido en las generaciones posteriores de estrellas.

En la actualidad la prueba más completa de la nucleosíntesis del big bang es la abundancia de deuterio. Las mejores mediciones de la abundancia del deuterio primordial provienen de la observación de las nubes de hidrógeno retroiluminadas por cuasares, faros extremadamente lejanos y brillantes que se piensa están activados por agujeros negros. Sin embargo, en el futuro lejano del universo tanto las nubes de hidrógeno como los cuasares estarán más allá del horizonte de eventos y estarán para siempre fuera de nuestra vista. Sólo podrá observarse el deuterio galáctico. Pero las estrellas destruyen deuterio y poco de éste sobrevivirá. Incluso si los astrónomos del futuro observan deuterio, podrían no atribuirlo al big bang: podría ser más plausible que lo atribuyeran a las reacciones nucleares que involucran rayos cósmicos de gran energía y que en la actualidad se estudian como origen posible de por lo menos algo del deuterio observado.

Aunque la abundancia observacional de elementos ligeros no proporcionará ninguna prueba directa de un big bang ardiente, no obstante hará que un aspecto de la cosmología futura sea diferene respecto de la cosmología ilusoria de hace un siglo. Los físicos y astrónomos que lleguen a comprender la física nuclear concluirán correctamente que las estrellas consumen combustible nuclear. Si concluyen (incorrectamente) que todo el helio observado fue producido en las primeras generaciones de estrellas, podrán establecer un límite máximo a la edad del universo. Así, estos científicos deducirán correctamente que su universo galáctico no es eterno sino que tiene una duración finita. Con todo el origen de la materia que observan seguirá envuelto en el misterio.

¿Qué hay de la idea con la cual comenzáramos este artículo, a saber que la teoría de la relatividad de Einstein predice un universo en expansión y por lo tanto un big bang? Los habitantes del futuro lejano del universo deberán ser capaces de descubrir la teoría general de la relatividad a partir de mediciones precisas de la gravedad en su propio sistema solar. Sin embargo, el uso de esta teoría para deducir el big bang está basado en las observaciones de la estructura a gran escala del universo. La teoría de Einstein predice un universo en expansión sólo si el universo es homogéneo, pero el universo que nuestros descendientes investigarán será todo menos homogéneo: consistirá en una isla de estrellas integradas en un vacío extenso. De hecho se asemejará al universo isla de de Sitter. El destino final del universo observable es colapsarse en un agujero negro, precisamente lo que de hecho le ocurrirá a nuestra galaxia en un futuro lejano.


Solos en el vacío

¿No hay ninguna manera por la cual nuestros descendientes puedan detectar un universo en expansión? Un efecto revelador de la aceleración podría permanecer de hecho dentro de nuestro horizonte observacional, por lo menos de acuerdo a la comprensión actual de la relatividad general. Así como el horizonte de eventos de un agujero negro emite radiación, también lo hace nuestro horizonte de eventos cosmológico.

Volver a la tercera parte o continuar a la quinta y última parte.

escrito por el sofista @ lunes, marzo 10, 2008