El astrofísico senior del Laboratorio de Cosmología Observacional del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2006 por sus mediciones precisas de la radiación cósmica de fondo de microondas, que permitió confirmar la teoría del Big Bang y conocer la edad del universo, en esta extensa entrevista se explaya sobre los principales conceptos de la astronomía para intentar comprender qué vemos cuando miramos hacia arriba y la existencia propia de los seres vivos sobre la Tierra; la posibilidad, para él esperanzadora, de encontrar formas de vida en otras galaxias o planetas, y el peligro de los viajes a Marte que planea Elon Musk, sin despreciar la oportunidad de convertirse en un refugio para la humanidad.
¿Podría explicar en palabras sencillas qué es la radiación cósmica de fondo de microondas y por qué es considerada uno de los hallazgos más importantes de la historia, según palabras de Stephen Hawking?
La radiación cósmica de fondo de microondas se observa con equipos que pueden medir ondas electromagnéticas, es decir, luz en longitudes de onda de aproximadamente un milímetro. Se cree que es el remanente de la primera parte del universo. El universo primitivo, hace unos 13.800 millones de años, era extremadamente caliente, extremadamente denso, estaba lleno de calor y radiación. Ahora el universo se ha expandido y enfriado, y la radiación todavía está aquí para ser medida. Así que lo medimos con el satélite Cosmic Background Explorer (COBE). Stephen Hawking dijo que no solo fue el descubrimiento científico más importante del siglo, sino de todos los tiempos, descubrir que no solo está la radiación allí, sino que tiene puntos calientes y fríos, que creemos que son las semillas de la estructura cósmica. En otras palabras, los ‘spots’ o puntos precedieron a la existencia de galaxias y estrellas y, por tanto, de planetas y personas. Los spots no solo explican la existencia de objetos como el sol, sino que también nos dicen muchas cosas científicas que no sabíamos antes.
¿Qué significa que el universo se expande, y que se va acelerando esa expansión? ¿Se van alejando las galaxias?
Lo que hemos visto desde 1929 es que las galaxias distantes se están alejando de nosotros a velocidades enormes. El universo parece estar expandiéndose, y lo sabemos desde 1929, cuando Edwin Hubble nos dibujó un gráfico y mostró que las galaxias distantes se alejan de nosotros con una velocidad aproximadamente proporcional a la distancia. Si divides la distancia por la velocidad, puedes estimar la edad del universo. Antes no sabíamos que el universo podría tener una edad. Eso es lo que queremos decir, que el universo se está expandiendo; vemos que los objetos se alejan de nosotros muy rápido, y podemos calcular la edad a partir de la tasa de expansión.
¿Cómo podría explicar esa aceleración de la expansión, que los científicos llaman “dark matter” o “dark energy”? ¿Qué es la materia oscura?
Materia oscura y energía oscura son términos que los astrónomos dan a algo que hemos calculado, pero que no podemos ver. La materia oscura parece tener gravedad. La materia oscura produce mucha más gravedad que la materia ordinaria, y lo vemos porque puede hacer que las órbitas de las estrellas alrededor de sus centros de galaxia sean diferentes. Lo vemos también porque curva el espacio y provoca lo que llamamos lentes gravitacionales que magnifican las imágenes de objetos distantes. Entonces eso es materia oscura; podemos calcular que está ahí, pero no podemos verla, porque en realidad es transparente y no parece interactuar con la luz de ninguna manera. La otra cosa de la que estamos hablando es la energía oscura, y ese es el nombre que le damos a cualquier fuerza existente que pueda explicar la aceleración del universo. Ahora sabemos desde hace mucho tiempo que el universo se está expandiendo, lo que descubrimos hace solo unos años es que la expansión se está acelerando. Es decir, cada año va más rápido; la causa es totalmente desconocida, pero le damos el nombre de energía oscura cósmica.
¿Por qué es importante tener la posibilidad de medir la radiación del Big Bang? ¿Es una manera de comprobar la teoría?
Es muy importante medir esta radiación de calor del universo primitivo para comprender la historia del universo. Si queremos saber de dónde viene la gente, cómo es posible que tengamos un planeta pequeño orbitando una estrella ordinaria, alrededor de una galaxia ordinaria, entonces nos gustaría saber cómo sucedió eso. Descubrir toda la historia del universo es parte de la historia de nuestro pequeño planeta. Entonces, ¿de dónde venimos? Necesitamos medir todo lo que nos precedió.
¿Qué permite conocer o entender el espectro infrarrojo?
El espectro infrarrojo, que podemos observar con telescopios como el James Webb, revela cosas que no podemos ver de otra manera. Número uno, proviene de objetos que son demasiado fríos para emitir luz visible. La Tierra emite luz infrarroja, nuestro cuerpo emite luz infrarroja, bastante de hecho. Entonces, ver objetos fríos es lo primero. Número dos, ver a través de nubes de material polvoriento en el espacio. Cuando les mostramos bellas imágenes de nubes de estrellas donde nacen estrellas hoy, esas nubes son opacas, en parte, porque hay partículas de polvo en el espacio, que no está completamente vacío, tiene gas y polvo. La luz infrarroja puede atravesar las partículas de polvo y las nubes de polvo, y podemos ver el interior de las nubes con luz infrarroja. La razón número tres es que, como decimos, el universo se está expandiendo, los objetos distantes parecen huir de nosotros a velocidades enormes, y el efecto sobre lo que vemos es que la luz que recibimos viene en esa luz infrarroja de longitud de microondas, cuando comenzó como una luz visible o incluso ultravioleta. Por estas tres razones necesitamos estudiar la luz infrarroja.
¿Qué vemos cuando miramos las estrellas en el cielo, estamos mirando atrás en el tiempo?
Miramos atrás en el tiempo mirando las cosas que están alejadas de nosotros, y lo hacemos todos los días, todo el tiempo, por supuesto, porque tenemos ojos, podemos ver las estrellas, el sol, podemos ver las cosas como eran cuando la luz nos fue enviada, tal como son en este mismo momento. Entonces, cuando miras al sol, lo ves como era hace cinco segundos. Si miras la otra estrella más cercana, se llama Alfa Centauri o Próxima Centauri, una vecina muy débil, se ven como eran hace unos cuatro años. Si pudieras mirar las galaxias más distantes, podrías ver casi todo el camino hasta los primeros momentos del universo, hace unos 13.800 millones de años en el tiempo.
¿Qué son los “hot spots” y “cold spots” y cómo interactúan con la gravedad?
Vemos que el mapeador de radiación de microondas tiene puntos fríos y calientes que se cree que provienen directamente de las condiciones iniciales del universo. No sabemos qué hizo que esto sucediera, pero sí sabemos que las variaciones de temperatura de lo que vemos deben estar allí, lo que lleva a variaciones de densidad del material primordial. Entonces, cuando mostramos los puntos calientes y fríos, en realidad les estamos mostrando quizás una variación con un poco más de densidad de la que los vecinos son capaces de atraer, una nueva galaxia madura en expansión, un agujero negro o, eventualmente, estrellas, planetas y personas. Así que estamos aquí debido a los puntos en el mapa de radiación cósmica de microondas.
¿Qué nos dice la luminosidad del universo, por qué es un valor para un científico espacial?
La luminosidad del universo básicamente nos dice todo lo que podemos aprender sobre objetos distantes, toda la historia del universo. Entonces podemos captar información en longitudes de onda de radiación. La luminosidad del universo nos dice muchas cosas de la historia, que se remonta a unos 400 mil años después de que comenzara la expansión; fue entonces cuando el universo se enfrió lo suficiente como para volverse transparente y la radiación cósmica de microondas llegó a nuestros ojos a partir de esos momentos. Luego, el universo continuó expandiéndose y enfriándose, y finalmente, los primeros objetos luminosos, las primeras estrellas, agujeros negros, galaxias se formaron quizás 100 millones de años después, y captamos la luz de esos objetos con el telescopio espacial James Webb. Luego, a medida que continúa la expansión, se siguen formando objetos y podemos ver cosas más cercanas a nosotros que se formaron recientemente, como estrellas o planetas en nuestra propia vecindad. Entonces, la luminosidad del universo nos habla de la luz de todo tipo de objetos, desde los más distantes hasta los más cercanos.
Escuchá la entrevista completa en Radio Perfil.
por Jorge Fontevecchia
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