El futuro del universo: qué nos dice la ciencia acerca del (lejano) final hacia el que se dirige el cosmos
Investigación

El futuro del universo: qué nos dice la ciencia acerca del (lejano) final hacia el que se dirige el cosmos

«El cosmos es todo lo que es, todo lo que fue y todo lo que será. Nuestras más ligeras contemplaciones del cosmos nos hacen estremecer. Sentimos un leve cosquilleo que nos llena de nervios; una voz muda, una ligera sensación de un recuerdo lejano, o, incluso, como si cayésemos desde una gran altura. Sabemos que nos aproximamos al más grande de los misterios».

A principios del año pasado recurrí a esta reflexión de Carl Sagan para iniciar un artículo en el que os propuse indagar en el final de dos de los objetos más apasionantes con los que podemos toparnos si miramos más allá del entorno protector que nos ofrece nuestro planeta: las estrellas y los agujeros negros.

La ausencia de certezas es el motor de nuestra insaciable curiosidad

Los astrofísicos han conseguido describir con una precisión asombrosa qué les sucede a ambos objetos en el momento en el que las leyes de la física desencadenan su inevitable ocaso. La vida de una estrella está condicionada por su composición inicial, y, sobre todo, por su masa. Por la cantidad de materia que consigue acumular mediante contracción gravitacional.

Las más masivas consumen su combustible muy rápido. Y cuando este se agota el equilibrio hidrostático que hasta ese momento mantenía a raya tanto la presión de radiación y de los gases, que tira de la estrella hacia fuera intentando que se expanda, como la contracción gravitacional, que tira de la estrella hacia su interior intentando comprimirla, se pierde.

La vida de una estrella está condicionada por su composición inicial, y, sobre todo, por su masa

Cuando llega este momento la estrella vierte en el medio que la rodea buena parte de la materia que la constituye. Algunas, las más masivas, afrontan este instante desencadenando una supernova, mientras que otras, las más 'livianas', como nuestro Sol, expulsan sus capas más externas al medio estelar para dar lugar a la formación de una nube de gas conocida como nebulosa planetaria en cuyo centro residirá lo que queda de la estrella: una enana blanca.

Si la estrella inicialmente pudo condensar una gran cantidad de materia y la enana blanca en la que degenera cuando agota su combustible tiene una masa superior a 1,44 masas solares (este valor se conoce como límite de Chandrasekhar) se transformará en una estrella de neutrones. Y si esta última tiene una masa superior a 2,17 masas solares (este valor se conoce como límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff) colapsará para dar lugar a una estrella de quarks o un agujero negro.

Los agujeros negros emiten partículas de muy baja energía y una enorme longitud de onda

En cualquier caso, los astrofísicos sospechan que en el universo nada es inmutable. Ni siquiera los agujeros negros. Estos objetos cósmicos tan apasionantes emiten partículas de muy baja energía y una enorme longitud de onda (de hecho es similar al tamaño del propio agujero negro). Las únicas partículas que consiguen escapar a su confinamiento gravitatorio son los fotones de muy baja energía.

Curiosamente, su emisión es muy lenta, y esto provoca que la pérdida de masa y energía rotacional del agujero negro también lo sea. Esta forma de radiación se conoce como radiación de Hawking debido a que el físico que describió este mecanismo fue, precisamente, el ya fallecido Stephen Hawking.

Los agujeros negros más masivos perduran durante más tiempo, pero el final de todos ellos es inevitablemente el mismo: devuelven poco a poco al medio estelar la materia que han engullido emitiendo fotones de muy baja energía hasta evaporarse completamente. Es sorprendente que los cosmólogos hayan conseguido describir con tanta precisión el ciclo vital de las estrellas y los agujeros negros, pero aún podemos mirar un poco más lejos.

Y es que los astrofísicos llevan muchas décadas elucubrando acerca de cuál será el destino final del universo. En este ámbito no hay certezas. Y, por supuesto, tampoco respuestas infalibles. Lo que sí tenemos son varias hipótesis razonablemente sólidas, aunque no todas ellas gozan del mismo apoyo por parte de la comunidad científica.

El universo avanza lenta e inexorablemente hacia su final

La hipótesis respaldada mayoritariamente por los cosmólogos prevé que la energía oscura, que se postula como la responsable de la expansión acelerada del universo, continuará ejerciendo su efecto a medida que las estrellas se apagan, la producción de nuevas estrellas decae, y, como consecuencia de estos dos mecanismos, las galaxias se enfrían. Mientras tanto los agujeros negros supermasivos alojados en los centros galácticos continuarán engullendo la materia que los rodea.

La teoría más respaldada por los científicos, conocida como Big Rip, propone que la expansión del universo continuará eternamente instigada por la energía oscura

Pero, como hemos visto, ni siquiera estos objetos perdurarán eternamente. Poco a poco irán devolviendo al medio la materia que han acumulado mediante la emisión de fotones de muy baja energía. La teoría más respaldada por los científicos, conocida como Big Rip, propone que la expansión del universo continuará eternamente instigada por la energía oscura, lo que dará lugar a un cosmos cada vez más frío y degradado en el que cada galaxia se alejará más y más, quedando aislada de todas las demás.

Sin embargo, las otras dos hipótesis en las que os propongo que indaguemos brevemente pronostican un destino muy diferente. Algunos cosmólogos han puesto encima de la mesa la posibilidad de que la expansión del universo esté decelerando. Esto no significa que no se esté expandiendo, sino que, sencillamente, lo hace cada vez más despacio. De ser así nos encontraríamos ante dos posibles opciones.

La primera de ellas está descrita por una hipótesis conocida como Big Freeze, y sostiene que la expansión del cosmos se irá ralentizando tan lentamente que el universo continuará expandiéndose, pero no de forma acelerada, durante un periodo de tiempo inconcebiblemente largo. De alguna forma esta teoría propone que cuando la energía oscura deje de propiciar la expansión acelerada el universo este seguirá expandiéndose, pero lo hará bajo su propia inercia.

Agujeronegro Nasa
Todos los agujeros negros acabarán evaporándose debido a la acción de la radiación de Hawking. Los astrofísicos están convencidos de que ni siquiera los agujeros negros supermasivos alojados en el centro de las galaxias escaparán de este inevitable destino.

La otra hipótesis se conoce como Big Crunch, y defiende que cuando la energía oscura deje de propiciar la expansión acelerada del universo llegará un momento en el que este deje de expandirse y se detenga completamente. En ese instante la gravedad entrará en acción y provocará que poco a poco la materia comience a aglutinarse hasta quedar concentrada en un punto con una densidad tan alta que resulta inimaginable. Y, quizá, esta singularidad desencadene un nuevo Big Bang capaz de dar lugar a un nuevo universo.

Estas tres hipótesis están indisolublemente unidas a la naturaleza y las propiedades de la energía oscura, y nuestro desconocimiento acerca de esta forma de energía es total, por lo que actualmente ningún científico serio se atreve a aventurar con garantías cuál de estas teorías refleja de forma fidedigna el destino final del universo. Quizá nunca lo conozcamos. O quizá los avances científicos sí nos permitan descubrirlo. Pase lo que pase todo el esfuerzo que realicemos por el camino habrá merecido la pena.

Imágenes: NASA

Bibliografía: 'La evolución del universo', de David Galadí-Enríquez | 'Hasta el final del tiempo', de Brian Greene | 'La evolución de nuestro universo', de Malcolm S. Longair

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