Ecos del inicio del Universo

Ecos del inicio del Universo/David Jou, profesor de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona.

ABC | 12 de agosto de 2014

El pasado 17 de marzo saltó a los titulares de las noticias el descubrimiento de ondas gravitatorias producidas en las primeras fracciones de segundo de nuestro universo. Se trata de un descubrimiento muy relevante, esperado desde hacía años –diferente, pues, de descubrimientos inesperados, como lo fue el de la aceleración de la expansión cósmica, de 1988 (premio Nobel de 2011)–. Tal como ocurre cada vez que se suscitan temas relacionados con los orígenes, se plantean cuestiones técnicas –¿cómo y dónde se ha efectuado el descubrimiento?–, científicas –¿qué novedades aporta y qué importancia tienen?–, filosóficas –¿qué nos dice sobre la existencia del universo y nuestra relación con el mismo?– y teológicas –¿qué nos sugiere respecto de Dios como gran telón de fondo de la existencia y del sentido del Universo y de la vida?–. Naturalmente, no todas esas preguntas interesan con igual intensidad a todas las personas, ni la ciencia resulta igualmente iluminadora para todas ellas, pero su conjunto invita a considerar el carácter plurifacético y fascinante de esa temática.

Aspectos físicos. Trataremos de comentar sucintamente esas cuatro cuestiones. En primer lugar, debemos precisar algunos aspectos técnicos: no se han hallado directamente ondas gravitatorias, sino sus efectos sobre la polarización de la radiación cósmica de fondo de microondas. Esa radiación de fondo fue descubierta en 1965 (premio Nobel de 1978), apoyó el modelo del Big Bang frente a su competidor –el modelo de universo estacionario con creación continua–, y ha sido estudiada con creciente minuciosidad por los satélites COBE (1992, premio Nobel de 2006), WMAP (2003) y PLANCK (2013) y, más recientemente, por el telescopio de la colaboración BICEP2 desde la Antártida, que es el que ha efectuado el descubrimiento que comentamos.

Dicha radiación de fondo contiene información muy rica sobre el grado de asimetría entre materia y antimateria en el universo primitivo y sobre el estado físico del universo cuando tenía unos trescientos ochenta mil años, época en que radiación y materia dejaron de interaccionar entre sí. Explorando las minúsculas fluctuaciones de temperatura de esa radiación se obtiene información sobre las semillas que dieron lugar, por agregación gravitatoria, a las primeras galaxias, sobre las oscilaciones primitivas de materia y, gracias a este descubrimiento, sobre la polarización de la radiación, es decir, sobre la dirección en que la radiación oscila según las diversas zonas desde donde nos llega. Los rastros detectados de las ondas gravitatorias –y en esta observación consiste el descubrimiento– son unos patrones espaciales sinuosos muy característicos de dicha polarización, el llamado modo B.

Pasemos a cuestiones científicas algo más generales. ¿Qué son las ondas gravitatorias? ¿Qué relación tienen con el inicio del universo? ¿Qué nueva información aportan respecto de la de las ondas electromagnéticas? Las ondas gravitatorias son oscilaciones del propio espacio, considerado como entidad dinámica en la relatividad general de Einstein, que se propagan a la velocidad de la luz. Estas ondas –aún no observadas directamente pero sí indirectamente (premio Nobel de Física de 1993)– son muy tenues en la actualidad, pero deberían ser producidas con abundancia e intensidad por objetos muy masivos y acelerados, por ejemplo, en colisiones de agujeros negros. En particular, se supone que cuando el universo contaba unas mil billonésimas de billonésimas de billonésimas de segundo experimentó durante un intervalo brevísimo –denominado período inflacionario– una expansión vertiginosamente acelerada que multiplicó su extensión en varios billones de veces, tras lo cual entró en una dinámica mucho más pausada y cada vez más lenta, correspondiente al modelo del Big Bang clásico. Se sigue que en esa etapa inflacionaria de expansión aceleradísima se debió producir una gran cantidad de ondas gravitatorias, además de la amplificación de fluctuaciones cuánticas que dieron lugar, posteriormente, a las inhomogeneidades de densidad que actuaron como semillas de las primeras galaxias. La importancia del descubrimiento actual reside en que por primera vez –aunque de forma indirecta– estamos observando rastros verosímiles de aquellas ondas, correspondientes a instantes tan tempranos y sorprendentes.

Aspectos filosóficos. Una perspectiva algo más filosófica conduce a otro tipo de preguntas: ¿Aporta este descubrimiento mayor seguridad en el modelo del Big Bang como marco explicativo del inicio y la evolución del Universo? Lo admirable de ese modelo no es su certidumbre –las teorías científicas nunca son totalmente seguras–, sino la elegancia, sobriedad y eficacia con que enlaza observaciones cosmológicas tan diversas como la expansión cósmica, enfriamiento, composición de las galaxias primitivas, radiación cósmica de fondo, formación de galaxias, y formación de núcleos atómicos en las estrellas. A todo eso, las nuevas observaciones vienen a añadir un nuevo ingrediente de gran valor: las ondas gravitatorias primordiales.

Quedan abiertos aún grandes interrogantes, como por ejemplo de qué está constituido el noventa y cinco por ciento del universo observable –materia oscura y energía oscura, cuyos efectos conocemos pero cuya composición ignoramos–; por qué las constantes físicas universales tienen valores que permiten la existencia de vida, pudiendo en principio tener tantos otros valores; cómo se rompió la simetría inicial entre materia y antimateria, de modo que hoy haya materia en lugar de haber sólo luz; si existen otros universos además del nuestro…

Desde el punto de vista teológico –existencia, sentido, espiritualidad, Dios–, la ciencia aporta sugerencias, no seguridades. Una de esas sugerencias ha sido, desde tiempos de Pitágoras, que la racionalidad físico-matemática del universo, y sus aperturas evolutivas químico-biológicas, puedan tener una base divina, trascendente al Universo en sí, algo que es tan difícil de demostrar como de refutar. ¿Hace falta Dios? No lo sabemos, pero, en todo caso, sí vamos descubriendo que para nuestra existencia –y para la existencia de la materia y de las galaxias– es necesaria una racionalidad cósmica misteriosamente sutil, y que nuestra diminuta existencia requiere un universo desproporcionadamente inmenso, del orden de una decena de miles de millones de años-luz de radio. En la perspectiva cristiana, sin embargo, lo más profundo y culminante de esa racionalidad sería el amor, y la racionalidad humana más fértil sería la racionalidad pacificadora, mucho más compleja y frágil, pero no menos exigente, impetuosa y creativa, que la racionalidad científica.