Pateando la estantería.

Imagen del WMAP del fondo cósmico de microondas.

El País Cultural
Viernes 14.09.2007 | Montevideo, Uruguay

 
Nueva teoría cosmológica




 

La luz del primer día

 

DANIEL VELOSO


JOÃO MAGUEIJO, físico y cosmólogo portugués de 40 años, ha conmocionado toda la estantería de la física actual al proponer que la luz era mucho más veloz en los comienzos del universo, contradiciendo el postulado de Einstein de que la luz viaja a velocidad constante.
Pese a la oposición, Magueijo tuvo el suficiente coraje para mantener firmes sus convicciones. Algo así le pasó antes al propio Einstein que, en 1905 -a los 26 años de edad-, publicó en un artículo la idea de que la luz viajaba siempre a la misma velocidad, causando una revolución en el pensamiento científico y derrumbando la concepción newtoniana del universo que había permanecido firme por 250 años. El dato que indica que la velocidad de la luz es siempre la misma, unos 300.000 km. por segundo, es de vital importancia para muchas teorías que surgieron después de la Teoría de la Relatividad. Las teorías cosmológicas que explican el origen y la naturaleza del universo fueron construidas sobre esta información. 

 

Al pretender cambiar semejante dato, Magueijo tuvo que decidir entre poner en riesgo su carrera como físico o abrazar su teoría y proseguir en su profundización. La teoría de la velocidad variable de la luz o VSL, por sus siglas en inglés, surgió por necesidad. La teoría del big bang, la gran explosión que originó el universo hace 15 mil millones de años, es aceptada por todos los cosmólogos, pero no ha podido contestar varios enigmas, conocidos precisamente como enigmas cosmológicos. 

INFLACIÓN Y DESPUÉS. Para intentar resolver estos enigmas, el físico estadounidense Alan Guth desarrolló la Teoría de la inflación. Ésta explica que en sus primeros segundos de vida, el universo, que estaba comprimido, se expandió a una gran velocidad, inflándose y aumentando de tamaño. Aunque aún no se han encontrado pruebas experimentales que confirmen esta teoría, es aceptada por muchos cosmólogos. A pesar de su buen recibimiento, sin embargo hace tiempo que no conformaba a todos, entre ellos a Magueijo. Para él se mantenía hasta hace poco el enigma, y la forma de resolverlo llegaría si se rompiera una regla sagrada: la velocidad constante de la luz. 

Este hecho es el segundo postulado de la Teoría especial de la Relatividad publicada por Albert Einstein en el famoso artículo de 1905. El fenómeno había sido comprobado ya en 1887 con el experimento Michelson-Morley, en el que se demostró la inexistencia del éter, supuesto medio por el que se desplazaba la luz. Ante estos datos Einstein se dijo: "si la velocidad de la luz no cambia, entonces tendrán que cambiar otras cosas". Estas cosas fueron el tiempo y el espacio, derribando la idea de que hay un espacio y un tiempo universales. Einstein describió un universo en el que el espacio-tiempo puede curvarse y cambiar, expandirse y contraerse según los movimientos relativos del observador y del objeto observado. Lo único que no cambia es la velocidad de la luz, afirmó. 

UNA POSIBLE SOLUCIÓN. Uno de los enigmas que no puede contestar la teoría del big bang es conocido como el "problema del horizonte". Anclados en la Tierra, los astrónomos sólo pueden ver una pequeña porción del universo. Este horizonte lo establece el límite de la velocidad de la luz. "Cuando vemos una estrella, la vemos como fue en el pasado", recuerda Magueijo. La luz de una galaxia distante tuvo que viajar millones de años por el vacío para llegar hasta esta región donde se encuentra el sistema solar. A medida que se mira más profundamente en el espacio, más atrás en el tiempo se va. Esas distancias determinan nuestro horizonte cosmológico. Eso significa que la luz emitida por objetos aún más distantes, todavía no ha tenido tiempo de llegar hasta la Tierra.
Pero lo que le preocupaba a Magueijo era el tamaño del horizonte inmediatamente después del big bang. Si la luz en ese comienzo se hubiera desplazado a la velocidad actual, cuando el universo tenía un año, el radio de su horizonte era de sólo un año luz. Eso daría un universo que estaría fragmentado en varias regiones que no tendrían contacto entre sí porque la luz no hubiera tenido tiempo para llegar hasta cada una de ellas. Este argumento contradice el hecho observable de que el universo actual se presenta como homogéneo. Hacia donde apunten sus telescopios, encuentran la misma cantidad de materia.  

 

 



El problema surge en que para que un sistema llegue a homogeneizarse, sus partes tienen que entrar en contacto, como el café cuando se mezcla con la leche. Pero en los comienzos del universo, cuando éste comenzó a expandirse, la luz, a sus 300.000 km. por segundo actuales, no hubiera podido alcanzar todos los extremos como para que estos estuvieran conectados entre sí y así hubiesen podido mezclarse.
La solución a este enigma pasaría por pensar que al comienzo el universo tuvo una luz en extremo veloz. Para imaginar a qué velocidad iba esa luz primigenia, hay que agregarle a la cifra actual, nada menos que 32 ceros. Entonces, explica Magueijo, "un año luz veloz sería mucho mayor que 15.000 millones de años luz comunes". 

 Alexander Friedman

SUPERVELOZ. Otro misterio cosmológico, que atormentaba a Magueijo es el de la planitud. En 1910, el físico ruso Alexander Friedman, partiendo de las ecuaciones de campo de Einstein, llegó a la conclusión de que el universo estaba en expansión. El físico alemán, que se había dejado llevar por los prejuicios de la época, había optado por un universo estático. A regañadientes tuvo que aceptar que Friedman podía tener razón. Friedman se imaginó tres tipos de modelos de universo: los espacios esféricos o cerrados; los seudoesféricos o abiertos y los universos de geometría "plana". 

En un espacio cerrado la expansión del universo es frenada por la gravedad haciendo que colapse sobre sí mismo hasta finalizar en un big crunch, que posiblemente diera origen a un nuevo big bang, lo que se conoce como universo pulsante. En uno abierto, la expansión vencería a la atracción gravitatoria, separando cada vez más a las galaxias y terminando en un cosmos vacío y oscuro. Un universo de geometría plana es aquel que ha llegado a cierto equilibrio en que ni se supera la "densidad crítica" en el que actuaría la gravedad y lo convertiría en uno cerrado, ni se está por debajo de la misma, cosa que lo llevaría a convertirse en uno abierto. La observaciones astronómicas hacen pensar que el cosmos actual es uno de tipo "perturbado", que tiene fluctuaciones de densidad. Es decir, posee zonas en que la densidad es más baja de lo normal, lo que las asemejaría a un pequeño universo abierto, y otras zonas en que la densidad sería mayor, pareciéndose a uno cerrado. 

Magueijo

LA LUCHA POR PUBLICAR. Al principio los amigos de Magueijo lo trataron de tonto y le recomendaron que se dedicara a cosas más serias. Esto no lo hizo desistir; procuró conseguir un socio para afrontar la difícil tarea de darle forma a la teoría. Ese fue al fin el cosmólogo Andy Albrecht, el más importante del Imperial College de Londres, donde trabaja actualmente Magueijo. Juntos redactaron el primer artículo en que exponen sus ideas. Lo enviaron a la revista de divulgación Nature, y pasado un año de espera recibieron una nota en que se les respondía que su enfoque "no era profesional". Por eso lo publicaron en Internet.
En 1992 John Moffat, físico de la Universidad de Toronto, había ideado una teoría similar a la de Magueijo, pero como se la habían rechazado y no tuvo ganas de darse la cabeza contra una pared, prefirió publicarla en una revista de menor difusión. Magueijo no estaba enterado del trabajo de Moffat, pero ante las protestas de éste ambos aceptaron reunirse hasta que salvaron toda disputa y difunden juntos sus especulaciones.  





MÁS RÁPIDO QUE LA VELOCIDAD DE LA LUZ, de Joao Magueijo, Fondo de Cultura Económica, Buenos Aires, 2006,  270 págs.

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