LAS OTRAS RESPUESTAS DE LOS ASTRÓNOMOS * Respuestas de Hernán Muriel. Docente de la Universidad Nacional de Córdoba, investigador del Conicet y presidente de la Asociación Argentina de Astronomía. -El Hubble actualmente ve el Universo hasta una distancia algo mayor que 13 mil millones de años luz. Dado que el supuesto origen del Universo se remonta actualmente a 13.700 millones de años, ¿hay algún proyecto a corto plazo para aumentar la potencia del Hubble para que pueda ver esos 700 millones de años luz que faltan y así dar un testimonio irrefutable sobre la creación del Universo y confirmar la teoría? Me llama poderosamente la atención que la distribución de las galaxias que se ven actualmente a una distancia de 13.000 millones de años luz (tanto espacial como en variedad) no difiere significativamente de la que se observa en nuestras inmediaciones espaciales y temporales. -La gran ventaja que aporta el telescopio espacial Hubble es la de estar fuera de la atmósfera y por lo tanto lograr una excelente calidad de imagen. No hay que olvidar que se trata de un telescopio con un diámetro del espejo primario de sólo 2,4 metros. El verdadero potencial para explorar la formación de las primeras galaxias está en la próxima generación de telescopios en Tierra, como por ejemplo el E-ELT (espejo primario de 42 metros) o ALMA (más de 60 antenas de 12 metros). No obstante, el telescopio Hubble tiene su sucesor, será el JWST (James Webb Space Telescope) que tendrá un espejo primario de 6.5 metros y podría lanzarse en el 2014. Respecto a las propiedades de las galaxias, hay diferencias sustanciales entre las galaxias actuales y las que poblaron las edades tempranas del Universo, siendo estas últimas más irregulares y con una mayor formación de estrellas que sus contemporáneas. -¿A dónde va a parar lo que es “absorbido” por un agujero negro que no sea la luz? -Un agujero negro no es otra cosa que una gran concentración (alta densidad) de masa (materia). La materia que cae simplemente aumenta su masa. De hecho, los agujeros negros masivos en el centro de las galaxias, han ido creciendo gracias a este proceso de acreción de materia. El concepto de agujero negro no se debe a la luz que absorbe, sino a lo que no deja salir, esto es debido al poderoso campo gravitacional producto de la altísima concentración de masa. -¿Existe la posibilidad de la existencia de agujeros negros en nuestra galaxia? ¿Puede nuestro sistema aproximarse a ellos? ¿Qué ocurriría en una supuesta aproximación? -Hay contundentes evidencias de la existencia de un agujero negro masivo (más de un millón de veces la masa del Sol) en el centro de nuestra galaxia. Si bien estaría casi inactivo (absorbiendo muy poca materia), la presencia de este agujero negro se detecta por los efectos que su gravedad produce en las estrellas próximas. Éstas se mueven y orbitan a gran velocidad alrededor de un punto invisible. Emisiones en rayos X y en radio apoyan la hipótesis de la existencia del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. -¿Se comprobó al final que hay agujeros negros en el centro de cada galaxia? ¿Qué función tienen ahí? -No se puede asegurar que haya un agujero negro en el centro de cada galaxia, pero es muy probable que la mayoría de las galaxias como la nuestra o más masivas tengan uno. Como la mayoría de los fenómenos naturales, no cumplen ninguna función en particular, sino que son el resultado de los procesos de formación de galaxias.

-Cuando se hace referencia a “vestigios” del Big Bang, ¿Cuáles son estos vestigios, de qué tipo o material, y cuáles fueron los hallazgos o las teorizaciones que llevaron a concluir que estos pueden llegar a ser observables de alguna manera? -El vestigio más espectacular que tenemos del Universo primigenio es la radiación de fondo. Ésta se observa en la región de microondas del espectro electromagnético y fue emitida cuando el Universo tenía “sólo” cuatrocientos mil años, es decir, menos de una milésima de su edad actual. Es la primera radiación que pudo viajar libremente. Antes de esto, el Universo era muy denso y la radiación era absorbida y re-emitida por la materia. Esta radiación es muy uniforme, no obstante tiene pequeñas fluctuaciones que luego dieron lugar a que la materia se aglomerara y pudiera forma los diferentes astros que hoy vemos. La radiación de fondo es uno de los principales pilares sobre los que se apoya la teoría del Big Bang.

* Respuestas de Gustavo Romero. Físico del Grupo de Astrofísica Relativista y Radioastronomía de la Universidad Nacional de la Plata (UNLP) e investigador del Conicet. -Toda la teoría de la expansión del Universo y el Big Bang tambalean ante una pregunta que nunca escuché: ¿Es siempre constante la velocidad de la luz? Yo digo que no, porque en los sólidos transparentes su velocidad es menor que en el vacío. ¿Puede ser que en su recorrido de más de 10 mil millones de años la luz se ralentice? -La velocidad de la luz, en efecto, es más lenta en medios materiales, pero parece ser constante en el vacío. Las recientes mediciones del Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger, muestran que partículas relativistas que viajan por el espacio intergaláctico sufren pérdidas de energía tal como lo predice la Teoría Especial de la Relatividad, que presupone una velocidad de la luz constante en el vacío. No hay razón, de momento, para pensar que esta velocidad pueda cambiar. Sin embargo, se han sugerido teorías con velocidad de la luz variable en el vacío. Pero ninguna de estas teorías contradice el modelo cosmológico conocido como Big Bang. -¿Qué son las ondas gravitacionales? ¿Hay proyectos en Argentina en los que traten estas ondas? ¿Qué impacto tendrá en la Física, en la Astronomía y en la sociedad el descubrimiento de ellas? -Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el campo gravitacional producidas por grandes movimientos de masas. Estas ondas modifican la forma en que se miden las distancias en el espacio. Hay un experimento llamado LIGO (EE.UU.) destinado a detectar ondas gravitacionales desde la Tierra, y un proyecto conocido como LISA, que intentará detectarlas desde el espacio. La existencia de las ondas gravitacionales fue inferida ya de observaciones de un sistema binario de estrellas de neutrones: las estrellas se acercan exactamente como lo predice la teoría de Einstein de la Relatividad General. J. Taylor recibió el premio Nobel de Física de 1992 por estas observaciones. -¿Qué es exactamente un quasar? ¿Por qué dispara haces de luz desde sus polos? -Un quasar es el centro de una galaxia activa, donde un agujero negro supermasivo está devorando el material y las estrellas que allí se encuentra. El agujero rota, y parte del material, en vez de ser tragado por él, sale eyectado por los polos en forma de chorros de plasma. -¿Existe alguna relación entre la materia oscura y la antimateria? -Sí. Se cree que la materia oscura tiene su propia antimateria y de la aniquilación de ambas podría surgir radiación electromagnética (rayos gamma) que, quizás, permitan algún día identificar la naturaleza de las partículas que forman la materia oscura. El problema es que no sabemos cuál es la masa de esas partículas. -¿Qué había antes del Big Bang? -Se cree que el tiempo tuvo su origen en el Big Bang, por lo que la pregunta tiene el mismo sentido que preguntar: ¿qué hay al sur del Polo Sur? Obviamente, no hay respuesta. En forma equivalente, la palabra “antes” no puede usarse en el contexto de la pregunta. -¿Qué es la Teoría del Big Bounce o Gran Rebote? ¿Cuál es su base científica y su aceptación entre los astrónomos? -Hay razones para pensar que a nivel cuántico (la llamada escala de Planck) la gravedad se vuelve repulsiva. Si el Universo colapsara, entonces esa propiedad de la gravedad lo haría “rebotar”. El universo, sin embargo, parece estar en expansión acelerada y no se contraerá. Esos rebotes, sin embargo, pueden ocurrir dentro de los agujeros negros, pero no los podemos percibir. La base científica de todo esto es una teoría aún no

completamente desarrollada a la que se llama “gravedad cuántica”. En su forma más prometedora, se la conoce como “quantum loop gravity”. No son los astrónomos, sino los físicos los que se ocupan de esto. De momento, no hay un consenso generalizado en el tema. Muchos físicos se inclinan por un tratamiento diferente, llamado “teoría de cuerdas”, de la cual algunos expertos opinan que tiene graves problemas y a duras penas se lo puede llamar teoría.

* Respuestas de Roberto Aquilano. Astrofísico del Instituto de Física de la Universidad Nacional de Rosario y del Conicet. Trabaja en el Museo Astronómico de Rosario. -¿Por qué se considera al agujero de gusano como una vía de pasaje en el tiempo o a otra dimensión? -Un agujero de gusano es una hipotética característica topológica del espacio-tiempo, descrita por las ecuaciones de la Relatividad General, la cual es esencialmente un "atajo" a través del espacio y el tiempo. Tiene por lo menos dos extremos, conectados a una única garganta, pudiendo la materia viajar de un extremo a otro. Un agujero de gusano podría permitir, en teoría, el viaje en el tiempo. Esto podría llevarse a cabo acelerando el extremo final de un agujero de gusano a una velocidad relativamente alta respecto de su otro extremo. La dilatación del tiempo relativista resultaría en una boca del agujero de gusano acelerada, envejeciendo más lentamente que la boca estacionaria, visto por un observador externo, de forma parecida a lo que se observa en la paradoja de los gemelos. Sin embargo, el tiempo pasa diferente a través del agujero de gusano respecto del exterior, por lo que, los relojes sincronizados en cada boca permanecerán sincronizados para alguien viajando a través del mismo, sin importar cuanto se muevan las bocas. Esto quiere decir que cualquier cosa que entre por la boca acelerada del agujero de gusano podría salir por la boca estacionaria en un punto temporal anterior al de su entrada, si la dilatación de tiempo ha sido suficiente. -¿Qué dimensión aproximada habría tenido el concentrado inicial de material que originó el Big Bang? ¿Hay actualmente en el Universo algún objeto que le sea comparable? -En el principio de los tiempos, todo el material del Universo debió caber en un solo punto y los bloques estructurales de nuestro universo surgieron en el primer instante del gran estallido denominado Big Bang. Podemos hacer una breve reseña de su evolución. En el momento de la creación, el Universo habría sido solo un punto, aunque infinitamente caliente y denso. Luego, en las primeras mil millonésimas de segundo, el universo habría aumentado al tamaño de un balón de fútbol. Posteriormente, transcurrida una millonésima de segundo, pasaría a haber sido una bola que se expandió con violencia, con un radio de miles de millones de kilómetros y su interior habría estado lleno de protones, neutrones, electrones, así como una cantidad incierta de neutrinos. Un minuto después, se habría constituido en un gigantesco reactor termonuclear, que transformó los núcleos de hidrógeno en núcleos de helio producidos durante la gran explosión. Su temperatura, de varios miles de millones de grados, habría sido demasiado alta como para que se formen átomos complejos. Luego vinieron las galaxias, las estrellas y todo lo conocido hoy. -La teoría del Big Bang supone que se debió producir cantidades iguales de materia y antimateria, las cuales, se supone , se debieron aniquilar entre sí, lo cual debió dejar al Universo vacío. Por lo tanto, ¿por qué nuestro Universo está hecho exclusivamente de materia? -Las teorías científicas más aceptadas afirman que en el origen del Universo existían materia y antimateria en iguales proporciones. Pero la materia y la antimateria se aniquilan mutuamente, dando como resultado energía pura, y sin embargo, el universo que observamos está supuestamente compuesto únicamente por materia. Se desconocen los motivos por los que no se ha encontrado antimateria. Se analizan tres posibilidades: un pequeño exceso de materia tras el Big Bang; el físico Andréi Sájarov postuló por primera vez que las partículas y las antipartículas no tenían propiedades exactamente iguales o simétricas, y recientes experimentos sugieren que esto quizás sea cierto y que, por tanto, no sería necesario un exceso de materia en el Big Bang, simplemente las leyes

físicas que rigen el Universo favorecen la supervivencia de la materia frente a la antimateria; por último, la existencia de galaxias de antimateria ligada por antigravedad. Aunque muy pocos científicos confían en esta posibilidad, todavía no ha podido ser completamente descartada. Esta tercera opción plantea la hipótesis de que pueda haber regiones del Universo compuestas de antimateria, puesto que hasta la fecha no existe forma de distinguir entre materia y antimateria a largas distancias, pues su comportamiento y propiedades son indistinguibles. -En Agosto es posible que el CERN nos dé algunas respuestas a las preguntas eternas. Dentro de ellas es muy probable que algo nos diga con respecto a los universos paralelos. ¿Nos podrá decir algo referido al principio de incertidumbre y la posibilidad de que nosotros mismos estemos creando universos paralelos cada vez que tomamos una decisión formando estos, parte de un multiverso? ¿Cómo se desarrollarían estos múltiples universos? -Aunque el multiverso ha sido muy usado en la ciencia ficción, actualmente la propuesta de la posible existencia de un multiverso se ha originado como una consecuencia de teorías físicas elaboradas, como la teoría de las cuerdas, en la que se desea llegar a obtener una teoría del todo que explique el Universo. Tanto ésta como la relatividad general, por ejemplo, conducen a multiversos. El multiverso más simple, es el espacio infinito predicho por la relatividad general, y en esta teoría también se hace posible con los agujeros negros. Estos universos, estarían conectados mediante los llamados agujeros de gusano, pero este modelo es muy especulativo. Otro modelo de multiverso, es el que dice que en el interior de los agujeros negros, existen regiones de espaciotiempo en expansión, y nuestro universo sería una de estas regiones. Según este modelo, nuestro propio universo está dando origen a muchos otros, debido a los agujeros negros que posee. Dentro de cada uno de estos agujeros negros, se habría producido un Big Bang, que habría dado origen a un nuevo Universo expandiéndose dentro de este agujero negro. Un nuevo modelo que surge de la teoría de cuerdas, dice que en realidad, nuestro Universo es una burbuja más de infinitas burbujas. Cada una de éstas, tiene sus propias leyes físicas y está desconectada de todas las demás, por lo que no sería posible viajar a otro universo y descubrir nuevas leyes. Existe otro modelo, que tiene que ver con la física cuántica Dice que existen infinitos universo no separados físicamente, sino que existen como paralelos. En este modelo, cada acontecimiento genera nuevos universos. En definitiva, por el momento no sabemos si nuestro Universo es único, o sólo uno más de muchos, pero eso sí, los multiversos no son teorías, son consecuencias de las teorías. Todos los modelos son especulaciones, por lo que habrá que seguir investigando, y no creo que en agosto tengamos respuestas a estos interrogantes. -¿Qué es la materia oscura y qué porcentaje representa en el Universo? -Denominamos materia oscura a la materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias, así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas. Además, no se debe confundir la materia oscura con la energía oscura. De acuerdo con las observaciones actuales de estructuras mayores que una galaxia, así como la cosmología, la materia oscura constituye la gran mayoría de la masa en el Universo observable. La composición de la materia oscura se desconoce, pero puede incluir neutrinos, wimps, estrellas enanas, planetas, nubes de gases no luminosos. Las pruebas actuales favorecen los modelos en que el componente primario de la materia oscura son las partículas elementales llamadas colectivamente materia oscura no bariónica. La determinación de la naturaleza de esta masa ausente es uno de los problemas más importantes de la

cosmología moderna y la física de partículas. Se ha puesto de manifiesto que los nombres "materia oscura" y "energía oscura" sirven principalmente como expresiones de nuestra ignorancia, puesto que el 70 por ciento de la materia que compone el Universo sigue siendo un misterio.

*Las respuestas enviadas a Guillermo Bosch no pudieron ser respondidas debido a problemas personales del astrónomo.