Los miles de millones de fragmentos que formaron la Vía Láctea aun guardan muchos secretos. Indagamos aquí algunos de ellos que han apasionado a los científicos a lo largo de los siglos.
1 – La materia oscura.
Por que no se nos viene la Luna encima, o por que no sale expulsada. Lo mismo los planetas, incluida la Tierra, por que no caen en el Sol, pero tampoco se escapan de el.
Isaac Newton, en 1685, fue el primero que ofreció una explicación razonada y confiable de este fenómeno. La fuerza que mantiene a los planetas en rotación es de la misma naturaleza que hace que los objetos caigan a la Tierra, postulando una expresión matemática para ella, conocida cómo Ley de la gravitación universal. La fuerza que ejerce un objeto con masa sobre otro es directamente proporcional al resultado de multiplicar sus masas, e inversamente proporcional (dividido entre) el cuadrado de la distancia que los separa.
Con todo, en 1933 el astrofísico suizo Fritz Zwicky observo que cúmulos de galaxias rotaban alrededor de un centro a gran velocidad y, no obstante, se mantenían agrupadas. Y las estrellas en las galaxias espirales giraban a velocidades muy grandes sin salir expulsadas.
Según las leyes de Newton la velocidad de una estrella a lo largo de su órbita depende de la masa de la galaxia contenida dentro de la órbita de la estrella. Ademas, cuanto mas alejada se halle del centro mas lenta debería ser su velocidad de rotación. Sin embargo, la masa detectable es mucho menor de lo esperado. Debe tratarse de algo desconocido que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para detectarse directamente con los medios técnicos actuales, debe ser materia “extraviada” pensaba Zwicky, materia oscura. Haciendo los cálculos de la materia detectable, y de la necesaria pero nunca vista, constituye aproximadamente 23% de la masa del universo observable.
Existen algunos sospechosos pero pocas evidencias, que pueden ser extrañas partículas como los axiones, los neutrinos estériles, o partículas masivas de interacción débil, incluidos los neutralinos (WIMPs, por sus siglas en ingles), o bien, objetos nada exóticos como estrellas enanas café, viejas enanas blancas, estrellas de neutrones, hoyos negros, todo ellos conocidos colectivamente como MACHOs.
2 – Formación de las galaxias.
Hasta antes de 1920, de las galaxias no sabíamos mas allá de que fueran nubosidades lechosas. Fue Galileo quien hasta 1610 pudo distinguir con su telescopio que, en efecto, “la Galaxia no es otra cosa que un conglomerado de innumerables estrellas reunidas en montón“. Galileo observo, ademas, que la nuestra no era la única blanca nube de aspecto lechoso que en realidad era un conglomerado de estrellas, sino que por diversas regiones del cielo “se advierten congregaciones similares“, llamadas hasta entonces nebulosas.
Según el astrónomo Guillermo Tenorio Tagle, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, medio millón de años después del Big Bang se inicia la historia de las galaxias. Pequeñas nubes de hidrógeno y helio se enfriaron y agruparon para formar nubes de dimensiones de una a cien millones de masas solares. Mil millones de años mas tarde, la gravedad produjo la condensación de estas masas de materia, provocando violentos brotes de formación de estrellas en cada nube. Otros mil millones después, las estrellas generadas se aglutinaron formando estructuras que no llegaban a ser galaxias. La gravedad mantuvo irregularmente apiñadas estas estructuras, y en su interior, las estrellas envejecieron agotando su combustible de hidrogeno, las mas masivas explotaron espectacularmente como supernovas, esparciendo material cada vez mas pesado. En algún momento la masa de estas protogalaxias llego a tener la suficiente densidad y colapsaron, fragmentándose. Las estrellas arracimadas empezaron a aglomerarse en su centro, formando un núcleo muy brillante, rodeado de cúmulos globulares y nubes de polvo y gas.
Durante el colapso el movimiento de polvo, gas y estrellas tiende a organizarse cual remolino. Las galaxias elípticas quedan formadas cuando el colapso final del halo de gases y cúmulos globulares hacia su centro coincide con una veloz formación de estrellas. Las galaxias espirales, como la nuestra, evolucionaron de manera similar a las elípticas, solo que al principio contenían una mayor cantidad de gases difusos, formándose sus estrellas más lentamente. El disco gaseoso se desarrollo de adentro hacia fuera, mientras fue adquiriendo su característica forma espiral.
3 – Energía oscura.
Mientras que la materia oscura tiene un papel importante en el nacimiento y evolución de las galaxias, hay otra fuerza desconocida que es, en parte, responsable de su crecimiento. En 1924, Edwin Hubble observo que la “nebulosa” de Andromeda era en realidad un conglomerado de estrellas, otra galaxia. En los años siguientes, Hubble continuo observando nebulosa tras nebulosa, y no dudo que cada una de ellas era otra galaxia. Observo algo mas, todas ellas se estaban alejando. Cuanto mas lejana la galaxia, mayor su velocidad de alejamiento.
El universo se esta expandiendo, concluyo. Con base en la idea de gravedad, la masa de las galaxias debería estar ejerciendo una fuerza de atracción entre ellas, pero según observo Hubble, existe entonces una fuerza repulsiva, una energía misteriosa, oscura, indetectable. La existencia de esta energía oscura es la teoría mas aceptada en astrofísica para explicar la expansión del universo y su tasa de expansión. Esta energía representa 74% del universo.
4 – Lentes gravitacionales.
En su Teoría de la relatividad general, Albert Einstein hizo un análisis diferente de la gravedad de Newton. Esta puede entenderse como un efecto geométrico de la materia sobre el espacio tiempo. Cuando una masa ocupa una región del espacio tiempo, esta provoca que aquel se deforme.
La luz también es desviada por objetos masivos. Una de las predicciones de la teoría de la gravitación de Einstein fue que los rayos de luz al pasar cerca de un objeto masivo, se desviaran siguiendo la curvatura del espacio-tiempo asociada al campo gravitacional del objeto. Para probar su teoría propuso que las posiciones de las estrellas visibles en las cercanías del disco solar durante un eclipse total de Sol se verían desviadas en un pequeño angulo respecto a sus posiciones conocidas en ausencia del Sol. Durante un eclipse total de Sol en 1919, la predicción de Einstein fue comprobada.
Actualmente, con tecnología mas avanzada como la incorporada al Telescopio Espacial Hubble, se han tornado abundantes fotografías de regiones muy lejanas del universo, hasta 10 mil millones de anos luz de distancia, en las que se pueden observar extraños y sorprendentes anillos luminosos, o bien sucesiones de arcos de luz, fenómenos que Fritz Zwicky bautizo como lentes gravitacionales, causados por materia muy masiva e invisible, pero capaz de desviar la luz emitida por galaxias o cúmulos de galaxias, observables en forma de anillos o arcos.
Las lentes gravitacionales son analizadas para detectar y cuantificar objetos muy masivos no observables por los detectores de luz.
FIN DE LA PRIMERA PARTE, ESPERO QUE LES HAYA GUSTADO