¿Por qué sucedió así, por qué no se aniquilaron? Preguntad, si queréis, a los sabios; nadie os sabrá dar una respuesta convincente. En las condiciones extremas a las que estaba sometido el Universo —toda su energía condensada en un solo punto de densidad infinita, una singularidad— era seguramente inevitable, pero no podemos estar seguros porque la física, al menos por ahora, es incapaz de penetrar la barrera de dicha singularidad y escarbar en sus secretos.
Sucedió esto, como digo, en los albores del mismísimo tiempo. Lamentablemente, el Universo tardó mucho en desarrollar mecanismos capaces de medir y registrar lo que en él acontecía, por lo que la fecha, basada en la observación de un momento muy posterior y la deducción lógica de quien rebobina una película, sólo puede ser estimada. Tras varios valores erróneos, —o, peor aún, directamente inventados— la mejor estimación de que disponemos nos habla de 13.700 millones de revoluciones de un planeta minúsculo alrededor de una estrella mediocre perdida en una galaxia cualquiera. Lo que no deja de resultar curioso: como si ese planeta hubiera estado ahí, dando vueltas desde el principio...
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| Cadena de acontecimientos en los primeros instantes de la vida del Universo: Se señala la separación de las cuatro fuerzas fundamentales y la creación de la materia ordinaria como la conocemos hoy en día. Traducción y adaptación: caosyciencia Fuente imagen original: University of Oregon Nota: CMB significa Fondo Cósmico de Microondas (Cosmic Microwave Background) |
Pero no adelantemos acontecimientos y sigamos con nuestro relato. El orden que reinaba en el Universo inicial, cuando todo era lo mismo y estaba condensado en un mismo punto, cedió paso al caos más absoluto.
Como en toda historia que se precie de serlo, el conflicto estaba servido. Comenzaba así la mayor lucha que haya existido, que no es entre el bien y el mal, ni siquiera entre dos entidades conscientes de sí mismas, sino entre dos meros conceptos, caos y orden, dos demiurgos ciegos, estúpidos y azarosos.
Todo cambió en un instante. Durante el primer segundo de vida del Universo (usando el sistema de medida del tiempo del planeta anteriormente mencionado), el recién creado espacio-tiempo se hinchó y se hinchó y las inestabilidades en la energía que medraba en su tejido dieron lugar a las primeras partículas. Entre ellas se contaban los bloques de construcción básicos o quarks; los cotidianos fotones, portadores de luz; los misteriosos gravitones encargados de la gravedad; y los pequeños leptones, es decir, electrones y neutrinos con sus correspondientes antipartículas, los positrones y los anti-neutrinos.
Pero esto no fue todo lo que ocurrió entonces. La única fuerza que había existido hasta ese instante se desdobló en cuatro diferentes, cuatro agentes que sometieron cuatro aspectos diferentes del incipiente desorden en un intento por crear orden: la gravedad, que gobernó durante mucho tiempo, tratando de frenar la expansión descontrolada; la fuerza electromagnética, que ordenaría el movimiento de toda partícula con carga eléctrica; y las fuerzas nucleares débil y fuerte, que no tardarían en entrar en acción.
Las cuatro fuerzas se pusieron enseguida manos a la obra. Al final de este primer segundo de vida, los quarks fueron obligados por la fuerza nuclear fuerte a asociarse de tres en tres para formar protones y neutrones. Y poco después, durante el primer segundo, la temperatura descendió lo suficiente como para que neutrinos y antineutrinos dejaran de interactuar con el resto de la materia, que en adelante fue casi transparente para ellos.
Pero el caos no había dicho su última palabra. Los electrones y los positrones se encontraron y emprendieron la primera guerra, la más universal de cuantas haya habido, y también la más corta. Electrones y positrones se encontraban y aniquilaban mutuamente en medio de estallidos de rayos gamma. Quince segundos después de iniciarse la guerra, los pocos electrones que sobrevivieron a la masacre ya no tuvieron con quien luchar.
Mientras tanto, las fuerzas nucleares estaban aprovechando la enorme temperatura de millones de grados que reinaba en la sopa del Universo primigenio para fabricar núcleos más complejos, a base de juntar protones y neutrones en diferentes cantidades; aún así, al final del primer minuto casi todo eran núcleos de hidrógeno (meros protones). Sólo había un núcleo de helio por cada tres de hidrógeno, y apenas se formaron núcleos de elementos más pesados. No todavía.
En aquel tiempo, el Universo era más negro que la noche más oscura, un plasma muy caliente de electrones, protones, neutrones —y otras partículas parecidas— y, por extraño que parezca, fotones. Éstos, incapaces de atravesar el denso plasma sin chocar y rebotar continuamente con unas y otras partículas, jamás llegaban a destino alguno. La luz tuvo que esperar mucho tiempo para resplandecer, casi 400.000 años, cuando la expansión del espacio-tiempo enfrió el Universo del mismo modo que un gas se enfría al expandirse. Finalmente, cuando el Universo descendió por debajo de los 3.000 grados, grado arriba, grado abajo, los núcleos de los átomos, ya totalmente formados, atraparon a su alrededor a los solitarios electrones, uno por cada protón que hubiera en el mismo, y formaron la materia como la conocemos. Y la luz, por fin, pudo escapar.
La expansión continuaba, y parecía que el caos ganaba la partida después de todo, hasta que la gravedad provocó un espectacular giro en los acontecimientos. Los átomos de hidrógeno y helio comenzaron a acercarse, lentamente al principio, formando grumos y condensaciones que atraían a más y más de sus hermanos. Las nubes de gas terminaron colapsando bajo su propio peso, se calentaron y formaron estrellas, que se arremolinaron las unas alrededor de las otras formando galaxias, islas luminosas que navegaban a la deriva en la oscuridad de un vacío cada vez más insalvable.
Las estrellas, lejos de resultar meros artefactos decorativos para embellecer el firmamento, resultaron ser vitales en el desarrollo y evolución del Universo, y por ello, en nuestro relato. Auténticas factorías químicas, fabricaban elementos más pesados a partir de otros más ligeros mediante reacciones de fusión nuclear. No lo hacían por amor al arte, sino para sobrevivir, pues la presión que ejercía la radiación luminosa producto de las reacciones era lo único que se oponía a la implacable gravedad y sostenía a la estrella en su sitio, salvándola de morir aplastada por su propio peso.
Aunque, al final, morían. Todas morían. Unas, las más pesadas, explotaban como supernova y expulsaban casi toda su corteza, rica en elementos químicos pesados, al medio interestelar; otras, las más ligeras, sufrían una muerte más lenta y placentera, que también enriquecía su entorno al eyectar su corteza en una nube de gas de formas bellas y simetría ordenada llamada nebulosa planetaria.
Pero esto no fue todo lo que ocurrió entonces. La única fuerza que había existido hasta ese instante se desdobló en cuatro diferentes, cuatro agentes que sometieron cuatro aspectos diferentes del incipiente desorden en un intento por crear orden: la gravedad, que gobernó durante mucho tiempo, tratando de frenar la expansión descontrolada; la fuerza electromagnética, que ordenaría el movimiento de toda partícula con carga eléctrica; y las fuerzas nucleares débil y fuerte, que no tardarían en entrar en acción.
Las cuatro fuerzas se pusieron enseguida manos a la obra. Al final de este primer segundo de vida, los quarks fueron obligados por la fuerza nuclear fuerte a asociarse de tres en tres para formar protones y neutrones. Y poco después, durante el primer segundo, la temperatura descendió lo suficiente como para que neutrinos y antineutrinos dejaran de interactuar con el resto de la materia, que en adelante fue casi transparente para ellos.
Pero el caos no había dicho su última palabra. Los electrones y los positrones se encontraron y emprendieron la primera guerra, la más universal de cuantas haya habido, y también la más corta. Electrones y positrones se encontraban y aniquilaban mutuamente en medio de estallidos de rayos gamma. Quince segundos después de iniciarse la guerra, los pocos electrones que sobrevivieron a la masacre ya no tuvieron con quien luchar.
Mientras tanto, las fuerzas nucleares estaban aprovechando la enorme temperatura de millones de grados que reinaba en la sopa del Universo primigenio para fabricar núcleos más complejos, a base de juntar protones y neutrones en diferentes cantidades; aún así, al final del primer minuto casi todo eran núcleos de hidrógeno (meros protones). Sólo había un núcleo de helio por cada tres de hidrógeno, y apenas se formaron núcleos de elementos más pesados. No todavía.
En aquel tiempo, el Universo era más negro que la noche más oscura, un plasma muy caliente de electrones, protones, neutrones —y otras partículas parecidas— y, por extraño que parezca, fotones. Éstos, incapaces de atravesar el denso plasma sin chocar y rebotar continuamente con unas y otras partículas, jamás llegaban a destino alguno. La luz tuvo que esperar mucho tiempo para resplandecer, casi 400.000 años, cuando la expansión del espacio-tiempo enfrió el Universo del mismo modo que un gas se enfría al expandirse. Finalmente, cuando el Universo descendió por debajo de los 3.000 grados, grado arriba, grado abajo, los núcleos de los átomos, ya totalmente formados, atraparon a su alrededor a los solitarios electrones, uno por cada protón que hubiera en el mismo, y formaron la materia como la conocemos. Y la luz, por fin, pudo escapar.
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| El Tamaño del Universo desde el Big Bang: La imagen muestra la evolución del tamaño del Universo a lo largo del tiempo transcurrido desde el Big Bang y sus posibles futuros. En ausencia de energía oscura, el Universo podría acabar cerrándose sobre sí mismo en una contracción que acabaría en el llamado Big Crunch. En cambio, si la energía oscura continúa contribuyendo a acelerar la expansión y no hay otros cambios, el Universo acabaría en un Gran Desgarro (Big Rip) en el que hasta los protones y neutrones serían despedazados para dar lugar a una sopa fría y yerma. Créditos imagen: NASA/CXC/M. Weiss |
La expansión continuaba, y parecía que el caos ganaba la partida después de todo, hasta que la gravedad provocó un espectacular giro en los acontecimientos. Los átomos de hidrógeno y helio comenzaron a acercarse, lentamente al principio, formando grumos y condensaciones que atraían a más y más de sus hermanos. Las nubes de gas terminaron colapsando bajo su propio peso, se calentaron y formaron estrellas, que se arremolinaron las unas alrededor de las otras formando galaxias, islas luminosas que navegaban a la deriva en la oscuridad de un vacío cada vez más insalvable.
Las estrellas, lejos de resultar meros artefactos decorativos para embellecer el firmamento, resultaron ser vitales en el desarrollo y evolución del Universo, y por ello, en nuestro relato. Auténticas factorías químicas, fabricaban elementos más pesados a partir de otros más ligeros mediante reacciones de fusión nuclear. No lo hacían por amor al arte, sino para sobrevivir, pues la presión que ejercía la radiación luminosa producto de las reacciones era lo único que se oponía a la implacable gravedad y sostenía a la estrella en su sitio, salvándola de morir aplastada por su propio peso.
Aunque, al final, morían. Todas morían. Unas, las más pesadas, explotaban como supernova y expulsaban casi toda su corteza, rica en elementos químicos pesados, al medio interestelar; otras, las más ligeras, sufrían una muerte más lenta y placentera, que también enriquecía su entorno al eyectar su corteza en una nube de gas de formas bellas y simetría ordenada llamada nebulosa planetaria.
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| Modelo Estándar: Modelo estándar (modelo de la inflación), basado en una fase de expansión acelerada del Universo. Créditos: NASA/WMAP Science Team |
Nuevas estrellas se formaron a partir de los restos de las viejas mientras el Universo se expandía y las galaxias se alejaban unas de otras durante miles de millones de años; nubes enriquecidas por carbono, nitrógeno, mercurio, hierro, plata, oro, uranio y otros elementos pesados que antes no habían existido danzaron alrededor de las estrellas nacientes, se enfriaron, y formaron planetas.
Y, en alguno de estos planetas, surgió vida. Estructuras dotadas de un orden mayor incluso que el de las estrellas, capaces de reproducirse y evolucionar para formar organismos cada vez más complejos.
Llegamos así al clímax de nuestra historia de cómo el orden surgió del caos en un mundo carente de guión. La cadena de acontecimientos azarosos que había marcado la historia del Universo permitió la aparición de observadores capaces de preguntarse por sí mismos, por su papel en el Universo del que formaban parte, por su origen y por su destino. Observadores que fueron conscientes de su insignificancia e impotencia en un Universo hostil al que nadie les había invitado. Me refiero, claro, a la vida inteligente.
Su existencia no fue más que un parpadeo en la vida del Universo, pero un parpadeo que merece ser contemplado a cámara lenta. Observaron el firmamento, vieron alejarse a las galaxias y comprendieron que el Universo había tenido un origen. Contemplaron el pasado cada vez más lejano a medida que construían telescopios mayores y llegaron a atisbar la última barrera, que llamaron Fondo Cósmico de Microondas, testigo residual de la época en que se hizo la luz en el Universo. Así fue como desentrañaron el comienzo de esta historia.
Se preguntaron entonces cuál sería el destino del Universo. ¿Contendrían las galaxias la suficiente masa y estarían lo suficientemente cerca unas de otras como para que la gravedad contrarrestara la expansión? Si ocurriera eso, el Universo acabaría cerrándose de nuevo sobre sí mismo y los laureles de la victoria serían para el orden, al volver a la situación inicial. De lo contrario, la expansión se frenaría, pero no lo suficiente: las galaxias continuarían alejándose eternamente, cada vez más despacio, sin llegar a detenerse en ningún momento. Sería éste un Universo parecido al actual, con islas de orden rodeadas por insalvables océanos de vacío y caos.
Descubrieron, entonces, lo equivocados que estaban. Las expansión, como observaron, se aceleraba... ¡había algo, que llamaron energía oscura, que contribuía a hinchar el espacio-tiempo cada vez más rápido!
Predijeron así un aciago final para el Universo, uno que no dejaba resquicio alguno al orden. Poco conocían la energía oscura, pero, de seguir comportándose de la misma manera en el futuro, llegaría un momento, en los siguientes cien mil millones de años, en que la expansión del espacio-tiempo sería más rápida que la luz. Las galaxias más lejanas irían poco a poco desapareciendo de su firmamento, y luego las más cercanas, hasta que su horizonte se redujera a su propia galaxia.
Los supervivientes de aquellas generaciones futuras, de haberlos, ni siquiera podrían saber que una vez hubo un principio. Ni que su final estaba muy próximo: la expansión acelerada del Universo terminaría por vencer a las fuerzas que imponían un orden en la materia, y acabaría por desgarrar las estrellas y los planetas primero, y las moléculas y los átomos después, hasta acabar separando a los mismísimos quarks que constituían los protones y los neutrones. El Universo sería, al final, una sopa fría, muerta y abismal donde el orden jamás podría volver a surgir. El caos habría ganado la partida para siempre. ¿O acaso...?
Por desgracia, este narrador ignora lo que ocurrió realmente al final, ya que aún está por suceder. Pues colorín colorado, este cuento aún no ha terminado.
Autor:
Miguel Santander García (Doctor en Astrofísica e investigador postdoctoral en el Observatorio Astronómico Nacional - España)
Y, en alguno de estos planetas, surgió vida. Estructuras dotadas de un orden mayor incluso que el de las estrellas, capaces de reproducirse y evolucionar para formar organismos cada vez más complejos.
Llegamos así al clímax de nuestra historia de cómo el orden surgió del caos en un mundo carente de guión. La cadena de acontecimientos azarosos que había marcado la historia del Universo permitió la aparición de observadores capaces de preguntarse por sí mismos, por su papel en el Universo del que formaban parte, por su origen y por su destino. Observadores que fueron conscientes de su insignificancia e impotencia en un Universo hostil al que nadie les había invitado. Me refiero, claro, a la vida inteligente.
Su existencia no fue más que un parpadeo en la vida del Universo, pero un parpadeo que merece ser contemplado a cámara lenta. Observaron el firmamento, vieron alejarse a las galaxias y comprendieron que el Universo había tenido un origen. Contemplaron el pasado cada vez más lejano a medida que construían telescopios mayores y llegaron a atisbar la última barrera, que llamaron Fondo Cósmico de Microondas, testigo residual de la época en que se hizo la luz en el Universo. Así fue como desentrañaron el comienzo de esta historia.
Se preguntaron entonces cuál sería el destino del Universo. ¿Contendrían las galaxias la suficiente masa y estarían lo suficientemente cerca unas de otras como para que la gravedad contrarrestara la expansión? Si ocurriera eso, el Universo acabaría cerrándose de nuevo sobre sí mismo y los laureles de la victoria serían para el orden, al volver a la situación inicial. De lo contrario, la expansión se frenaría, pero no lo suficiente: las galaxias continuarían alejándose eternamente, cada vez más despacio, sin llegar a detenerse en ningún momento. Sería éste un Universo parecido al actual, con islas de orden rodeadas por insalvables océanos de vacío y caos.
Descubrieron, entonces, lo equivocados que estaban. Las expansión, como observaron, se aceleraba... ¡había algo, que llamaron energía oscura, que contribuía a hinchar el espacio-tiempo cada vez más rápido!
Predijeron así un aciago final para el Universo, uno que no dejaba resquicio alguno al orden. Poco conocían la energía oscura, pero, de seguir comportándose de la misma manera en el futuro, llegaría un momento, en los siguientes cien mil millones de años, en que la expansión del espacio-tiempo sería más rápida que la luz. Las galaxias más lejanas irían poco a poco desapareciendo de su firmamento, y luego las más cercanas, hasta que su horizonte se redujera a su propia galaxia.
Los supervivientes de aquellas generaciones futuras, de haberlos, ni siquiera podrían saber que una vez hubo un principio. Ni que su final estaba muy próximo: la expansión acelerada del Universo terminaría por vencer a las fuerzas que imponían un orden en la materia, y acabaría por desgarrar las estrellas y los planetas primero, y las moléculas y los átomos después, hasta acabar separando a los mismísimos quarks que constituían los protones y los neutrones. El Universo sería, al final, una sopa fría, muerta y abismal donde el orden jamás podría volver a surgir. El caos habría ganado la partida para siempre. ¿O acaso...?
Por desgracia, este narrador ignora lo que ocurrió realmente al final, ya que aún está por suceder. Pues colorín colorado, este cuento aún no ha terminado.
Autor:
Miguel Santander García (Doctor en Astrofísica e investigador postdoctoral en el Observatorio Astronómico Nacional - España)
