El Gran Crujido Vs la Gran Helada       

 

 

 

Desde el principio hasta el fin del Universo: El Gran Crujido contra La Gran Helada.

Por Eric Betz.

Traducción y comentarios: Jesús A. Guerrero O. ALDA.

31 de enero de 2021.

 

Los astrónomos alguna vez pensaron que el Universo podría colapsar en un Gran Crujido (Big Crunch). Ahora la mayoría está de acuerdo en que terminará con una Gran Congelación.

 

https://astronomy.com/-/media/Images/Magazine%20Articles/2021/01/ASYBC0121_01.jpg?mw=1000&mh=800

Si el Universo en expansión no pudiera combatir la atracción colectiva hacia adentro de la gravedad, moriría en un Big Crunch, como el Big Bang al revés. Sin embargo, el cosmos se está inflando a un ritmo cada vez mayor, lo que hace que la mayoría de los astrónomos piensen que el Universo morirá en una Gran Helada, donde las partículas persistentes estarán separadas por distancias mayores que el Universo observable actual. Crédito: Astronomía: Roen Kelly.

 

Hasta hace poco, los astrónomos pensaban que el cosmos se expandiría y colapsaría repetidamente en un ciclo infinito de muerte y renacimiento cósmicos.  Pero la mejor evidencia apunta a un Armagedón distante lleno de más pavor existencial que el Libro del Apocalipsis. Trillones de años en el futuro, mucho después de que la Tierra sea destruida, el Universo se separará hasta que cese la formación de galaxias y estrellas. Lentamente, las estrellas desaparecerán, volviendo negros los cielos nocturnos. Toda la materia persistente será devorada por los agujeros negros hasta que no quede nada. Finalmente, los últimos rastros de calor desaparecerán.

 

En lugar de encontrar su fin a través del fuego y el azufre, el cosmos probablemente sucumbirá a la "muerte por calor". Los astrónomos lo llaman Big Freeze o Gran Helada.

 

Alfa y Omega.

 

El Universo no siempre pareció destinado a terminar de esta manera. Hace aproximadamente un siglo, los astrónomos pensaban que nuestra Vía Láctea era el Universo entero. Nuestro cosmos parecía estático; siempre había sido, y siempre permanecería, más o menos igual. Sin embargo, cuando Albert Einstein formuló sus teorías de la relatividad, notó signos de algo extraño. Sus ecuaciones implicaban un Universo en movimiento, expandiéndose o contrayéndose. Entonces Einstein agregó un factor de engaño, una constante cosmológica, que mantuvo al Universo en un estado estable más atractivo.

 

“Einstein no estaba siendo estúpido; concebía el sentimiento de los astrónomos”, dice el cosmólogo John Mather, el científico jefe del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, ganador del Premio Nobel.

 

Sin embargo, casi al mismo tiempo, los astrónomos comenzaron a aceptar que algunas de las nebulosas borrosas en forma de espiral que observaron a través de sus telescopios no eran colecciones de estrellas en nuestra galaxia. Eran otras galaxias por completo. Y cuando Edwin Hubble midió meticulosamente sus  movimientos, mostró que estas galaxias se estaban alejando de la nuestra. La humanidad había descubierto que el Universo se está expandiendo.

 

Al presionar rebobinar esa expansión finalmente se reveló que todo el Universo nació en un violento Big Bang hace unos 13.800 millones de años. Con sus cimientos firmemente asentados, la cosmología se dirigió a la siguiente gran pregunta: ¿Cómo terminará el Universo?

 

Hay dos formas principales para que muera un Universo en expansión: el cosmos podría eventualmente colapsar sobre sí mismo, o podría continuar inflándose para siempre. Para averiguar cuál es la correcta, los astrónomos tuvieron que acelerar la evolución del Universo.

 

ASYBC0121_03

Hay algunas formas en que el Universo podría terminar, pero exactamente cómo depende de cómo cambie la tasa de expansión cósmica en el futuro. Si la gravedad domina la expansión, el cosmos colapsará en un Big Crunch (Gran Crujido). Si el Universo continúa expandiéndose indefinidamente, como se esperaba, nos enfrentaremos a una Gran Helada. Pero si la energía oscura empuja la tasa de expansión casi al infinito, tendremos un Big Rip que lo desgarrará todo, incluso los átomos. Crédito: Astronomía: Roen Kelly.

 

El gran crujido.

 

En 1922, el físico y matemático ruso Alexander Friedmann derivó un famoso conjunto de ecuaciones, acertadamente llamadas ecuaciones de Friedmann.  Estos cálculos mostraron que el destino de nuestro Universo está determinado por su densidad, y podría expandirse o contraerse, en lugar de permanecer en un estado estable. Con suficiente materia, la gravedad eventualmente detendría la expansión del cosmos, haciendo que colapsara hacia adentro.

 

En las décadas de 1960 y 1970, cuando los astrónomos sumaron toda la materia en el Universo conocido, calcularon que había suficiente masa para que el cosmos finalmente colapsara a un estado infinitamente denso, o tal vez incluso a un gigantesco agujero negro. Algunos especularon que una vez comprimido en un punto infinitamente pequeño, el Big Crunch, el Universo iniciaría otra expansión, o Big Bounce (El Gran Rebote).

 

En las décadas de 1970 y 1980, el físico John Wheeler, quien ayudó a acuñar el término agujero negro, se convirtió en uno de los principales defensores del Big Crunch. Para él, era un destino obvio. Se estaba produciendo una revolución en la comprensión de los agujeros negros, y Wheeler vio a cada uno como un "modelo experimental" del estado final del Universo.

 

Pero el cariño de Wheeler por Big Crunch nació en parte de la estética, admitió. Era fácil de imaginar.

 

ASYBC0121_0X_KK

Los observatorios infrarrojos Spitzer y WISE de la NASA se emparejaron para revelar esta vista de la región alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A *. Es probable que los agujeros negros supermasivos sean los últimos depósitos de materia en todo el Universo. Sin embargo, incluso ellos eventualmente se evaporarán. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Judy Schmidt.

 

La gran helada.

 

Desafortunadamente, la realidad no siempre es tan fácil de identificar.

 

"El hecho de que podamos encontrar un Universo frío y vacío en un futuro poco atractivo no significa que no sea hacia allí", escribe el físico de la Universidad de Columbia, Peter Woit.

 

A fines de la década de 1990, dos grupos separados de científicos estaban examinando el Universo distante, estudiando estrellas moribundas llamadas supernovas de tipo Ia, que sirven como velas estándar que ayudan a establecer distancias cósmicas. Encontraron que las explosiones distantes parecían más tenues y, por lo tanto, estaban más lejos de lo esperado. La expansión del Universo no se estaba desacelerando en absoluto, se estaba acelerando. Los equipos se habían topado de forma independiente con la energía oscura, destrozando los modelos existentes del Universo.

 

El descubrimiento de la energía oscura, que desafió las expectativas, mostró que era muy poco probable que el Universo colapsara en un Big Crunch. Incluso con toda la materia del Universo tirando hacia adentro, la gravedad nunca será lo suficientemente fuerte como para superar el efecto de inflado de la energía oscura. En otras palabras, el Universo en globo está destinado a una Gran Helada.

 

En estos días, los astrónomos piensan que la materia normal comprende solo el 5 por ciento del contenido del Universo. Mientras tanto, la materia oscura constituye alrededor del 26 por ciento y la energía oscura representa el 69 por ciento final. Resulta que la energía oscura parece ser la fuerza del mundo real detrás de la constante cosmológica de Einstein, que juega un papel importante en la prevención de un colapso al estilo Big Crunch.

 

Gracias a la expansión causada por la energía oscura, dentro de un par de billones de años, todas las galaxias menos las más cercanas estarán demasiado  lejos para verlas. Entonces, quizás 100 billones de años después, la formación de estrellas cesará, ya que densos remanentes estelares como enanas blancas y agujeros negros encierran cualquier material restante.

 

Aproximadamente dentro de un googol de años, es decir, un 1 seguido de 100 ceros, los últimos objetos del Universo, los agujeros negros supermasivos, terminarán de evaporarse a través de la radiación de Hawking. Después de esto, el Universo entra en la llamada Era Oscura, donde la materia es solo un recuerdo lejano.

 

La segunda ley de la termodinámica sugiere que la entropía seguirá aumentando en un sistema (como el cosmos) hasta que alcance un nivel máximo. En  términos reales, eso significa que en algún momento, el Universo finalmente alcanzará un estado en el que toda la energía, y por lo tanto, el calor, se distribuya uniformemente. La temperatura final de todo el Universo rondará una pizca por encima del cero absoluto.

 

Entonces, en lugar de reflejar el Apocalipsis, la muerte de nuestro cosmos probablemente se parecerá al comienzo del Génesis: todo estará vacío y oscuro.

 

Fuente:

https://astronomy.com/news/magazine/2021/01/the-beginning-to-the-end-of-the-universe-the-big-crunch-vs-the-big-freeze