¿CUÁL ES EL FUTURO DEL UNIVERSO? LA PARADOJA DE OLBERS Y LA MATERIA OSCURA

Los astrofísicos están seguros de que el universo comenzó su andadura, hace 13.800 millones de años, con el Bing Bang.
Y...¿Antes de eso? Pues esta es una pregunta que no tiene sentido.
¿Por qué? Imagina que estás delante de una casa que se construyó hace diez años.
¿Qué sentido tiene preguntar quién vivía en es casa hace veinte años?
Si la casa no existía hace veinte años, nadie podía vivir en ella. Pues si el universo comenzó hace 13.800 millones de años, simplemente, antes no había nada y punto.

Sería una pregunta tan inocua como preguntarte por lo que hacías antes de nacer.

Los científicos tienen claro de todo lo que pasó en el nacimiento del universo desde 10 elevado a la menos 43 segundos, por lo menos. Esa es una fracción pequeña, pero que muy, muy pequeña, de un segundo.

Pero...¿Hasta dónde va a llegar?¿Cómo será el final del universo?
Hasta no hace tanto tiempo había mucha gente (eruditos y no eruditos) que pensaban que el universo era eterno "hacia adelante" y "hacia atrás". Es decir que estaba ahí desde siempre y iba a durar para siempre.

Hasta que, en 1823, un astrónomo alemán, llamado Heinrich Olbers, planteó una paradoja (que lleva su nombre) que se llevó por delante la idea de la eternidad por lo menos hacia atrás.

El razonamiento de La Paradoja de Olbers es el siguiente: en La Vía Láctea (nuestra galaxia) hay, por lo menos, cien mil millones de estrellas (hay astrónomos que opinan que este número se puede multiplicar por cinco).
Y en el universo se tiene constancia de que existen, por lo menos, cien mil millones de galaxias (hay astrónomos que piensan que pueden ser ¡billones!), algunas muchísimo más grandes que la nuestra.

El resultado es que en el universo existen muchos billones de estrellas, tantas que miremos al punto del cielo que miremos, allí se encuentra, seguro, una estrella.
En esencia, lo que razonó Olbers fue que "las noches no deberían existir" porque, si el universo es eterno e inmutable, la luz de esas estrellas tenía que haber llegado a nosotros desde todos los puntos del firmamento y deberíamos de disfrutar de una bella luz nocturna ambiental irradiada desde todo el cielo.

Por supuesto eso no ocurre y puede ser por dos razones:
o bien porque el universo es finito hacia atrás y la luz de esas estrellas no han tenido el tiempo necesario hasta nosotros.
O bien porque el universo está creciendo a gran velocidad y esas estrellas están cada vez más lejos. Aunque según parece que las dos son ciertas.  

Según parece, el mundo científico considera actualmente que el futuro del universo está en manos de la materia y de la energía oscura.

Pero conviene aclarar una idea: los astrónomos han calculado la "densidad crítica" que, para entendernos, es la que decide el camino que va a seguir el universo y que es de "un miligramo por billón de Km3".
Es posible que esta cantidad de materia te parezca muy pequeña, pero...si tienes en cuenta el formidable tamaño que tiene el universo, estamos hablando de una proporción de masa inconmensurable.

Si la densidad real del universo está por encima "de la crítica" la gravedad ganará la partida y se contraerá hasta el punto de contraerse en una singularidad (Bing Crunch) y todo volvería a empezar con otro bing bang, aunque quizás con otras leyes físicas.

Si la densidad real es igual o parecida a la crítica, entonces el universo tenderá a expansionarse hasta cierto tamaño donde, con el paso del tiempo, se estacionaría.
Estaría expansionándose, durante un tiempo, porque  "el empuje" del bing bang, todavía persiste pero llegará un momento en el que la fuerza de esa primera explosión se difuminará y en ese punto el universo se convertiría en un mundo "estacionario".

Si la densidad real está por debajo de la crítica, entonces el universo se expandiera hasta su enfriamiento total y absoluto, lo que con el tiempo supondría su final.

Y...¿cuál es la densidad real del universo?
Pues según las últimas mediciones de los astrónomos, sin poder precisarla con exactitud, viene a ser muy parecida a la densidad crítica.

Sin embargo, algo falla. Sí, es cierto que el universo está en expansión, pero estudiando la explosiones de las "supernovas" (que pueden verse a distancias extra galácticas), los astrónomos han comprobado que lo está haciendo a una velocidad extraordinaria.
Por mucho que la densidad real sea muy parecida a la crítica, la velocidad de expansión no se está frenando, más bien todo lo contrario.

Es más, se da la circunstancia de que contra más alejados están los objetos, a más velocidad se alejan (Ley de Hubble).
Y los astrónomos están convencidos de que, con el tiempo, estos objetos se alejarán a una velocidad superior a la de la luz.                                                              

Y no vayas a pensar que esto incumple la Teoría de la Relatividad porque no se trtata de que haya objetos acelerando de cero a la velocidad de la luz, más bien se trata de que el universo se está hinchando como un globo separando las galaxias, entre sí, a una velocidad superior a la de la luz.

Y...¿Por qué ocurre esto? O...mejor dicho ¿Qué lo produce?
¿Has oído hablar de La Energía Oscura?
Pues parece que ella es a culpable de la expansión del universo.
Y...parece también que se encuentra repartida por todo el universo.
No obstante, aún no se ha dado con ella por lo tanto no se ha podido estudiar. De hecho "se ha detectado" por los efectos que produce y no por otra cosa.
Para entendernos, es como el asunto de "los agujeros negros", imposible verlos pero se detectan por los efectos gravitatorios que producen a su alrededor.

Pero si se sabe algo muy importante sobre ella y es que se mantiene proporcional al volumen que ocupa.
¿Qué quiere decir esto? 
Si presionamos un líquido o un gas y lo comprimimos, su volumen disminuye pero su energía aumenta porque almacena la que hemos empleado para comprimirlo.

La energía oscura funciona de otra forma, si se comprime pierde volumen y energía porque como hemos dicho mantiene la proporcionalidad con el volumen ocupado. 
A esto, en física, se le llama presión negativa (mientras que la de la energía ordinaria es positiva) y tiene un efecto directo: mientras que la energía ordinaria produce gravedad, la energía oscura produce antigravedad y es la responsable directa de la expansión "desbocada" del universo.

Sin embargo, las estrellas que están dentro de una galaxia cualquiera, no se van a separar porque las galaxias contienen una gran cantidad de materia y energía ordinaria que mantiene intacto su campo gravitatorio.

¿Qué consecuencias tiene todo esto para el futuro del universo?
Si las cosas no cambian y llega un momento en que se expansiona a una velocidad superior a la de la luz no podremos observar otras galaxias (como hacemos ahora)  porque la luz que proviene de ellas viaja "más lenta" que la velocidad a la que se alejan.
¡Y no hablemos de la posibilidad de viajar hasta ellas!¡Imposible!

En estas circunstancias, insisto si la naturaleza no nos trae más sorpresas, nuestra galaxia (la Vía Láctea) se convertirá en un universo isla y el resto de galaxias también.

Cada una de ellas se irá "enfriando" poco a poco a su ritmo particular en función de sus características (masa, energía y poco cósmico) y al final todo el universo será un espacio congelado y oscuro, posiblemente, incapaz de albergar vida.

Así podría ser el multi-universo

Pero...espera; se oyen algunas teorías, por ahí, que hablan de que nuestro universo "puede ser" una burbuja dentro de un multi-universo.
¿Será verdad?

¿PORQUÉ VEMOS A TRAVÉS DEL CRISTAL?

Una cosa lleva a otra. En nuestra última entrada hablábamos de los espejos-ventana que se emplean en las comisarías de policía.
Pues bien, a partir de la lectura de ese artículo, otro lector, se ha hecho una buena pregunta...¿y porqué puedo ver a través de algunos materiales sólidos (como el cristal) y no puedo ver a través de otros (como una plancha de madera)?

Antes de que sigas leyendo quiero recordarte algo: este no es un blog científico, aquí no encontrarás enunciados de física ni complicadas fórmulas matemáticas, aquí sólo hallarás explicaciones básicas de carácter general que te ayudaran a saber "por donde va la idea".
Si quieres hacerte un poco más experto en el tema, tendrás que buscar páginas más especializadas.

Empecemos por dejar claro un concepto que es básico para entender lo que podemos y no podemos ver: ¡tú no puedes ver a través del cristal, ni de la madera, ni a través de nada!
Tú no eres Superman y la cosa no funciona así.
Vemos un objeto cuando la luz que procede de él llega hasta nuestros ojos.
Vamos a explicarlo de otra forma: estamos en una habitación en la que hay, también, una mesa.
La habitación está a oscuras y no podemos ver la mesa y no porque haya ninguna pared entre ella y nosotros, la razón es que no hay ningún rayo de luz que traiga información, de ese mueble, hasta nuestros ojos (recuerda que la luz está apagada).
Vale, le damos al interruptor y ¡voila! de la lámpara salen rayos de luz que rebotan en todos los objetos que llegan a nuestros ojos y los vemos, si miramos hacia ellos.
Por cierto, nuestros ojos funcionan como una cámara fotográfica que capta las imágenes y las envía a nuestro procesador central, o sea, nuestro cerebro y es entonces cuando tenemos consciencia  de los objetos que nos rodean.

Bien, entonces la pregunta correcta que debemos hacernos no tiene que ver con que podamos ver a través del cristal (que no podemos) sino ¿porqué razón la luz puede atravesar una pared de cristal para llegar hasta nuestros ojos y, sin embargo, no puede atravesar una pared de madera?
Vale, llegados a este punto no nos queda otra que adentrarnos, un poco (prometo que será lo mínimo posible), en el mundo de la física.

Dos cosas a tener en cuenta.
Primero, desde un punto de vista muy básico podemos decir que un rayo de luz está formado por una infinidad de partículas, sin masa, denominadas cuantos.
Es decir que un cuanto viene a ser un micro paquete de energía.

Segundo, un átomo está formado (también a un nivel muy básico) por un núcleo con protones (con carga positiva) y neutrones (con carga neutra).
Alrededor del núcleo orbitan los electrones (carga negativa), como resulta que los polos opuestos se atraen existe una atracción fuerte entre electrones y protones que es, además, la que se encarga de darle consistencia al átomo.
Pero no todos los electrones poseen la misma cantidad de energía, los que se encuentran en la madera, por ejemplo, energéticamente hablando son bastante pobres, en otras palabras, "tienen bastante hambre" y...¿adivinas cual es su alimento proferido? ¡Pues si! Lo has adivinado, los cuantos de luz.

Por eso es prácticamente imposible que los cuantos de luz pasen a través de los átomos de la madera sin ser absorbidos ( o devorados) por sus electrones hambrientos.

Por el contrario, los electrones de los átomos del cristal tienen una carga eléctrica muy potente ( es decir, que no tienen nada de hambre) y no absorben los cuantos de luz que pasan a su lado con lo que el rayo de luz puede atravesar el cristal, sin ningún tipo de problema.

LOS ESPEJOS DE LAS COMISARÍAS DE POLICÍA

¿Cómo funcionan los espejos en las salas de interrogatorios de la policía?
¿Porqué funcionan en una sola dirección?
¿Porqué el interrogado es observado sin que él pueda ver a sus observadores?
Este artículo se escribe a petición de un lector y no busca ser muy técnico, sólo pretende explicar la idea básica, de una forma muy  sencilla, para que sea entendible por todo el mundo.
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¡Vamos con ello!
Para entenderlo vamos a hacer un pequeño un truco, vamos a  engañar "un poco" a nuestra mente.
En vez de pensar en "un espejo" vamos a pensar en "una ventana" . Al fin y al cabo ¿qué es una ventana? Pues es un cristal transparente a través del cual podemos ver con claridad.
Pero...¿existen las ventanas perfectas? Dicho de otra forma ¿existen los cristales transparentes al cien por ciento?
¡No¡ Por muy perfecto que sea un cristal será imposible que no tenga impurezas, esto quiere decir que dejará pasar un 95% de luz (por ejemplo) y reflejará el otro 5%.
Entonces será una ventana perfecta al 95% y un espejo perfecto al 5%. Las dos cosas al mismo tiempo.

Entendido esto podemos pensar que se puede fabricar una ventana o un espejo imperfectos al 50% (en este caso las dos cosas serían lo mismo), todo depende de las impurezas que se hayan añadido.

¡Pues bien! Así son, exactamente, los espejos de las comisarías. Son espejos imperfectos (o ventanas) que dejan pasar, en ambas direcciones, el 50‰ de la luz. Pero...¡hay algo que falla en este razonamiento, los espejos de comisaría funcionan como espejo por un lado y como ventana por el otro.

¡Si! Pero eso ya depende de la cantidad de luz que haya a cada lado del espejo. Me explico:
La habitación donde se encuentra el interrogado, siempre está muy iluminada. Como el 50% de esta luz pasa a través del espejo-ventana es más que suficiente para que los observadores que están al otro lado del cristal puedan ver todo lo que pasa en la habitación contigua.

Por el contrario, la habitación donde se encuentran los observadores está siempre en penumbra, de la poca luz ambiental que hay en la sala, el cristal sólo deja pasar el 50%, lo que es muy poco para que a la sala de interrogatorios llegue información de la sala de observadores.
Bastaría con iluminar más la habitación donde están los obsevadores para que el interrogado pueda ver a los observadores.
Espero que los puristas no se enfaden mucho por la manera en la que se explicado este tema. No hemos entrado en cuestiones de física o fórmulas matemáticas. Pero, como hemos comentado al principio de este artículo, se trataba de exponer la idea básica para hacerlo lo más comprensible posible.