La materia oscura

La mayor parte del universo observable está compuesto por algo que no podemos observar, por lo menos no directamente. A falta de un nombre para “eso”, los científicos lo dividen en dos tipos: Energía Oscura y Materia Oscura. Esto es porque no podemos observarlas directamente, pero observamos sus efectos sobre la materia que si podemos ver.

Esta es la “gran constante” añadida a la ecuación para que los cálculos cuadren, pues “algo” altera la luz que vemos en los grandes cúmulos lejanos y “algo” causa que la expansión del universo esté acelerando, cuando se supone que debería estar deteniéndose.

El caso de la materia oscura, que es diferente a la antimateria, trae de cabeza desde hace varios años a la comunidad científica, pues se cree que sus partículas tienen la misma masa que un protón, pero no reflejan ni emiten luz y al parecer casi no interactúan con la materia, se cree que inclusive menos que los neutrinos, por lo que es muy difícil estudiarla.

Los candidatos a partículas de materia oscura han ido y venido en el siglo pasado, siendo las llamadas partículas masivas de interacción débil o WIMP consideradas como principales candidatas. Estas elusivas partículas, tendrían 100 veces la masa de un protón, y probablemente se habrían forjado durante el Big Bang.

Pero un nuevo estudio sugiere que no son exactamente WIMP’s, sino algo aún más exótico. Una partícula super densa, tan densa que está en el borde de ser un agujero negro en miniatura. Cada partícula individual tendría la masa de 10 billones de billones de veces más que un protón, lo que es aproximadamente la masa de una célula humana promedio.

En este modelo, referenciado como materia oscura de interacción planckiana, estas partículas subatómicas increíblemente densas podrían ser detectadas en el resplandor del Big Bang. Poco después del Big Bang, hubo un período conocido como “inflación”, un momento de expansión súbita. Esto esparció la materia en el universo de manera más o menos proporcional en todas direcciones.

Durante esta inflación, el universo se enfrió considerablemente. A medida que la expansión de repente se desaceleró y la inflación terminó, el universo se “recalentó”, y los autores sugieren que estas nuevas partículas se forjaron durante este tiempo. Si es así, el nacimiento de estas partículas superpesadas habría dejado una firma en la radiación cósmica de fondo, que en teoría es detectable por los detectores aquí en la Tierra.

Sin embargo, para que este modelo funcione, el calor durante el recalentamiento tendría que haber sido significativamente mayor que lo que se supone en los modelos universales. Un recalentamiento más caliente, a su vez dejaría una firma en la radiación cósmica de fondo que la próxima generación de experimentos de radiación de microondas cósmicas de fondo podría detectar.

De poderse demostrar que estas partículas fueron formadas bajo este modelo, no solo tendríamos más luces de lo que es la materia oscura, sino que también ayudaría a comprender la naturaleza de la inflación y cómo se inició y se detuvo.

La creación del Universo: El Big Bang

¿De dónde salió toda la materia que nos compone a nosotros y todo lo que nos rodea? Se suele decir que somos “polvo de estrellas” lo que, en un sentido muy amplio, es correcto, pero no deja de ser una visión romántica que no puede sustituir la compleja historia real. Como, antes les mencioné, hay una variedad de teorías de todo tipo para leer acerca de "La creación de la materia", y, por ende, del Universo en sí mismo.

Les dejo aquí una agradable nube molecular, la expresión más hermosa de la materia

La teoría más aceptada hasta el momento, es la del Big Bang, universalmente conocida, y seguramente vos ya la sepas, pero... seguí leyendo, quizás pueda aportar un poquito más de lo que ya sepas. 
Ya que seguramente sepas este versito: "toda la materia estaba contenida en un punto minúsculo hasta que explotó, y toda la energía liberada formó las estrellas, galaxias, y al Universo mismo". Cuando, a decir verdad, la realidad es un poco más compleja (un poco mucho).

El Big Bang fue la liberación repentina de una cantidad tan colosal de energía que no hay manera de explicarlo, imaginen una cantidad de energía (en forma de calor) tan inmensa, que pudiera sustentar la formación de un Universo entero. Si ya esa imágen suena un tanto caótica, ahora sigamos recreando esa escena en nuestra mente, en la que, además, esa energía es CALOR. ¿Tienen idea de cuál era la temperatura del Universo durante esa monstruosa explosión?

1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000ºC

Ideal para tomar un buen bronceado, ¿verdad? Y que en el intento se nos carbonicen los huesos, y nuestros órganos se derritan en una papilla viscosa, que luego se prenderá fuego y desintegrará. 

Ahora, que seguramente te estés imaginando esa escena tan graciosa, (o trágica) vamos entrando más en tema. 

Era tal el calor que hacía en ese momento, que ni siquiera las partículas podían existir. Pero... por suerte el Universo se enfrió UN SEGUNDO después de la explosión, bajando a unos refrescantes 1.000ºC (Siguen siendo temperaturas tan descabelladamente altas para nosotros que a mí, personalmente, me dio risa)

A medida que el Universo se iba enfriando, aparecían del vacío partículas y antipartículas, que se aniquilaban entre sí. Aunque aquí hay un hueco, y es cuando la teoría va perdiendo fuerza. Se dice que las partículas, al entrar en contacto con las antipartículas (cuando la antipartícula que odiaba a las partículas le "pegaba") esta debía desintegrarse instantáneamente, pero... por alguna razón que los científicos no saben, una porción de partículas logró sobrevivir, dándole forma a los protones, electrones, y neutrones. 

Pero... las temperaturas seguían siendo demasiado altas hasta para éstas partículas subatómicas, ya que les era imposible poder combinarse para poder formar átomos
. 

Entre 3 y 20 minutos después del Big Bang, la temperatura había bajado lo suficiente como para que protones y neutrones pudieran unirse en estructuras muy simples, formando los primeros átomos de deuterio. Gracias a las condiciones extremas de temperatura, algunos de estos átomos también se combinaron para dar lugar a átomos de helio-4

Una vez llegados a éste punto, sólo se había creado una fracción de los elementos existentes: El Helio, y el Hidrógeno. Es decir... Faltaba casi toda la tabla periódica! 

Ahora bien, sabemos (o sino, ahora lo saben) que para convertir un elemento de la tabla en otro, simplemente hace falta añadir más protones a dicho elemento, de la mano con una cantidad igual de neutrones, ya que sino no será estable, y se convertirá en un elemento radioactivo.

Con el tiempo, el Helio y el Hidrógeno formaron inmensas y pesadas nubes, que se comprimían bajo su propia fuerza gravitatoria. Estos átomos estaban tan comprimidos que incluso sus núcleos quedaban pegados unos con otros, haciendo que se fusionen y se libere otra cantidad terrible de energía. Estas masas monstruosas de energía se encendieron, formando las primeras estrellas. 

Y las reacciones de fusión nuclear son el proceso responsable de la creación de otra parte importante de los elementos químicos. La fusión nuclear es cuando los núcleos de los átomos se unen, dando lugar a un elemento nuevo. Podríamos, por ejemplo, convertir aluminio en oro si le agregamos algunos protones, pero no, no podrán hacerlo en su casa y hacerse millonarios, los alquimistas lo intentaron durante siglos y no lo han logrado ¡Ni se ilusionen!

Aunque suene como algo muy sofisticado, tan solo significa que los átomos se recombinan y adoptan una configuración nueva que corresponde a un elemento diferente. En cada paso, además de convertir átomos de un elemento en otros elementos nuevos, la reacción va liberando energía, que calienta la estrella lo suficiente como para que brille. 

Estas primeras estrellas eran enormes, ya que estaban compuestas en su totalidad por hidrógeno y helio, sin otros elementos "impuros" que limitasen su capacidad de fusión nuclear. Se estima que estas estrellas antiguas tenían de media entre 3 y 16 veces la masa de nuestra estrella Sol. 

Recordemos que cuantos más protones contengan los elementos que intentamos fusionar, más carga eléctrica tendrán y más potente será la fuerza de repulsión entre ellos, así que tendremos que ejercer una fuerza mayor para unirlos, por lo tanto, se crean elementos cada vez más pesados. Por lo tanto, el interior de estas estrellas monstruo, era el lugar ideal, ya que la temperatura y presión producidas sobre el núcleo por toda su masa, era suficiente para sobreponerse a la repulsión entre los átomos de elementos cada vez más pesados, como el oxígeno, el nitrógeno o el carbono.

Las primeras estrellas empezaron a fusionar átomos del elemento más ligero que las componía, como hicieron con el hidrógeno, convirtiéndolo en helio.

Por supuesto, sus reservas de éste gas eran limitadas y cuando el helio comenzaba a escasear, la reacción perdía fuerza. Pero eso le daba igual a las estrellas de todos modos, ya que las condiciones de calor y presión de sus núcleos continuaban produciendo energía, formando la fusión entre elementos más pesados. 

Cuando el helio empieza a aparecer, los átomos comenzaron a fusionarse entre sí para formar el berilio, por lo tanto, tras esta escena, queda vía libre para la formación de una cascada de elementos nuevos.  

Esta fusión no se da solo entre átomos del mismo elemento: también puede darse entre núcleos que contienen un número de partículas diferentes. Por ejemplo, el berilio se fusiona con el helio, produciendo carbono. 

Mientras más elementos con más protones en su núcleo (y por lo tanto más densos) van apareciendo, los materiales más densos se hunden hacia el centro de la estrella. De esta manera, la materia se organiza por capas y entre cada una de éstas se produce la fusión de elementos distintos. (como muestra la imagen de abajo)

Estas reacciones de fusión nuclear entre distintos elementos se mantienen estables, mientras van depositando níquel en el núcleo de la estrella. 

Pero... antes de seguir, hagamos un repaso rápido sobre la estructura interna de las estrellas para entender qué ocurrirá cuando haya níquel.

Durante la vida de una estrella, la tremenda explosión ininterrumpida que tiene lugar en su núcleo, queda confinada por la fuerza gravitatoria ejercida por toda la masa que la envuelve, que empuja la onda de explosión hacia adentro y la contiene.

A su vez, esta onda expansiva central mantiene a raya la masa del resto de la estrella y evita que la fuerza gravitatoria colapse la estrella entera. Pero, cuando aparece níquel en la reacción de fusión nuclear, el siguiente paso en el eslabón es el zinc. 

La fusión del níquel con el helio no produce  energía cuando la reacción tiene lugar, sino que la absorbe. 

Cuando el núcleo de la estrella acumula suficiente níquel, llega un momento en el que la reacción se detiene y deja de empujar el resto de la estrella hacia afuera, por lo tanto, al ya no haber resistencia, el peso entero de la estrella se precipita todo hacia el núcleo.

Cuando esto ocurre, la estrella entera se comprimen y las presiones que aparecen en todo su volumen son tan grandes, que en la totalidad de la masa de la estrella se desencadenan reacciones de fusión nuclear descontroladas. 

Esta vez, al no haber nada alrededor de la estrella que contenga la explosión, el volumen de toda la estrella estalla con una energía sin precedentes, liberando al espacio toda la materia que contenía con violencia. A esto se le llama supernova. 

Dicha explosión es tan energética que, mientras salen despedidos hacia el espacio los restos de la estrella muerta, muchos de los elementos se combinan con los protones y neutrones que también son eyectados a velocidades inmensas, formando a los elementos más pesados de la tabla periódica, como el platino, el mercurio, el osmio, el oro, y... todo lo que faltaba en la tabla periódica.

De esta manera, las primeras estrellas sintetizaron en su interior los elementos que hoy componen el Universo que nos rodea y difuminaron por todo el largo y ancho del frío espacio, donde pasarían a formar parte de nuevas estrellas que continuarían con el proceso de fusión y crearían más elementos pesados. Al final, estos elementos terminarían acumulándose para dar lugar a cometas, asteroides, planetas rocosos y pequeños cúmulos de materia capaces de hacerse preguntas a sí mismos sobre su propio origen. 

EVIDENCIAS QUE DEMUESTRAN QUE PRUEBAN EL BIG BANG

¿Cómo sabemos que realmente ocurrió una explosión tan monstruosa? existen dos puntos claves que lo explican.

El Universo se expande: Esta es la primera prueba, demostrada por Edwin Hubble, allá por los años 20, que pasó toda su vida estudiando las nebulosas. Dentro de sus investigaciones, descubrió que hay algo más allá de nuestra galaxia, y también consiguió explicar que los grandes objetos celestes estaban moviéndose todos de un mismo punto. En concreto, todas las nebulosas extragalácticas se alejan, y, que cuanto más lejos están, más rápido lo hacen.

Al final, todas sus observaciones se traducen en que el Universo se está expandiendo, lo que puede hacernos pensar que el Universo, alguna vez pudo haber estado concentrado en un solo punto.

La radiación de fondo: Cuando unos astrónomos se toparon con una señal de la que no podían deshacerse en su radiómetro de Dicke, al investigarla bien a fondo, no solo midieron su temperatura, que era de 2,8 kelvin (-270ºC aproximadamente) sino que también establecieron que un ruido tan molesto y persistente en todo el Universo, no es otra cosa que el eco que nos dejó aquella explosión del inicio de los tiempos. 

Un evento tan brutal que dejó su huella en toda la existencia, como una señal que inunda todo el Universo en forma de ondas microondas muy tenues, pero persistentes. 

Y con esto concluímos, la teoría del Big Bang. 

Introducción: "¿Por qué a ésta loca se le ocurrió llamar a su blog ENSALADA DEL PASADO?

La respuesta es sencilla. Me sentí incapaz de comenzar con ésta historia de "todo", como la llamo, a partir de una edad determinada. Por más que sea muy lejana al hoy, al ahora, necesitaba averiguar cada recóndito momento de nuestra historia, desde la creación de la materia, el universo, las galaxias, las estrellas, los cometas, los planetas, y... finalmente, llegar a nuestro planeta en toda esta primera saga del cosmos, porque, como bien sabemos -y si te interesa lo suficiente la paleontología como para visitar mi blog- somos una porción infinitamente pequeña en todo el universo, y me parecería un tanto egocéntrico y geocentrista hablar de la Tierra, y de su origen, sin antes haber hablado sobre toda la variedad de objetos celestes que existen, su formación y su historia. 

No los voy a aburrir con tediosa teoría, pesada, y con palabras tan complicadas que uno sólo lée de manera automatizada, sin lograr entender demasiado. Será conciso, divertido, e interesante. Atiborrado de imágenes y datos curiosos que te harán abrir los ojos y preguntarte cuán interesante puede ser ésta realidad.

A su vez, quiero resaltar que no soy creyente de ninguna religión, pero aun así voy a postular las distintas creencias sobre la creación de nuestro universo, así como también todas las teorías posibles sobre diferentes cuestiones que nos hacen rompernos la cabeza, para que nos empapemos lo más que podamos de información, y, a pesar de que muchas veces resulte incoherente, reírnos también sobre la ingenuidad humana y lo narcisistas que podemos ser los seres humanos, cuando no llegamos siquiera a ser una mota de polvo en todo este colosal universo.

Y una vez concluído el tema la creación del planeta Tierra, pasaremos por todos los eones, el hadéico, el carbonífero, el jurásico, el cuaternario, todos y cada uno de ellos. Nada se le escapará a este blog, cada ser vivo, cada planta, el porcentaje de oxígeno del que se disponía, o cual era el dominante en una lucha interminable entre mamíferos y artrópodos.