Cada año, la Peter & Patricia Gruber Foundation otorga varios premios en distintas disciplinas (Cosmología, Neurociencia, Justicia, Genética y Derechos de la Mujer), dotados con 500.000 dólares. Estos “Premios Gruber”, sin tener la importancia de otros galardones (como los Premios Nobel) han sido en varios casos precursores de un Nobel - por ejemplo, John Mather, el líder del proyecto COBE (Cosmic Background Explorer), ganó el Premio Gruber de Cosmología el año pasado para luego ganar el Premio Nobel de Física el mismo año.

En cualquier caso, el descubrimiento que ha merecido el Premio Gruber de Cosmología 2007, que acaba de ser anunciado, es tan importante que no me resisto a comentarlo aquí. A pesar de que dicho descubrimiento se realizó en 1998, El Tamiz no existía entonces, de modo que no pudimos hablar de la noticia en aquel momento: el premio ha sido otorgado a Saul Perlmutter, Brian Schmidt, y los miembros de sus dos equipos de investigación por su descubrimiento de que el Universo no sólo no está frenando su expansión, sino que se expande cada vez más rápido.

Estos dos equipos de investigación (uno del Lawrence Berkeley National Laboratory y la University of California, y el otro de la Australian National University) realizaron investigaciones muy parecidas (de hecho, eran “rivales” en el sentido de que ambos trataban de responder la misma pregunta al mismo tiempo) y ambos obtuvieron la misma respuesta casi a la vez, de modo que tanto el uno como el otro han merecido el premio conjuntamente - afortunadamente, en la ciencia, todos pueden ganar.

Saul Perlmutter, líder de uno de los equipos ganadores del galardón.

Como probablemente sabes, hemos sabido durante mucho tiempo que el Universo se está expandiendo. La duda que tenía la comunidad científica, dicho mal y pronto, era la siguiente: por un lado, las galaxias se alejan unas de otras. Pero, por otro lado, la gravedad trata de acercarlas unas a otras. De manera que, cada vez, las galaxias van alejándose unas de otras cada vez más despacio, pero ¿cuánto están frenando? ¿llegará un momento en el que la gravedad consiga detener la expansión y las galaxias vuelvan a acercarse unas a otras, o simplemente irán alejándose cada vez más despacio pero nunca lleguen a detener la expansión? Dicho de otra manera: ¿se producirá un Big Crunch o seguirá el Universo expandiéndose cada vez más lentamente?

Para responder a esta pregunta, ambos equipos utilizaron un tipo de fenómeno astronómico extraordinariamente raro, y del que hemos hablado ya en El Tamiz: las supernovas de tipo Ia. Estas supernovas son muy especiales, en primer lugar, porque su brillo es tan extraordinario que podemos ver las que explotan a miles de millones de años-luz de nosotros (hay muy pocas cosas tan lejanas que podamos ver). En segundo lugar, el fenómeno físico que se produce en ellas es tal que siempre brillan con la misma intensidad - es decir que, comparándolas, puede saberse a qué distancia se encuentran de nosotros con gran exactitud.

El único problema de estas supernovas es que son muy raras: en una galaxia cualquiera sólo se producen dos o tres cada milenio. Por otro lado, el número de galaxias en el firmamento es gigantesco, de modo que en cualquier momento hay alguna supernova Ia explotando en el Universo. Los científicos tomaron imágenes de distintas porciones del cielo en varios momentos, de modo que comparándolas han podido saber en qué puntos se están produciendo supernovas. Después, utilizando distintos telescopios (como el de Cerro Tololo en los Andes chilenos para las supernovas más cercanas o el Telescopio Espacial Hubble para las más lejanas) tomaron imágenes más detalladas de cada supernova.

¿Para qué todo esto? Es relativamente sencillo de entender: por un lado, analizando el brillo de la supernova sabían a qué distancia de nosotros estaban y, por tanto, cuánto tiempo había tardado su luz en llegar hasta nosotros - es decir, la edad de la supernova. Por otro, midiendo el corrimiento al rojo (debido al efecto Doppler) de la supernova, podían saber a qué velocidad se estaba alejando de nosotros la supernova (cuanto más corrimiento al rojo, más deprisa se aleja). Así podían medir a qué velocidad se estaban alejando las supernovas jóvenes y las viejas y comprobar cuál era el “ritmo de frenado” del Universo.

Hasta aquí, todo perfectamente esperable…pero sólo hasta aquí. Cuando ambos equipos empezaron a analizar los datos de varias decenas de supernovas (algunas tan antiguas como 7.000 millones de años), se encontraron con que el Universo no estaba expandiéndose cada vez más lentamente…¡estaba acelerando! Afortunadamente, al ser dos equipos independientes, cada uno de ellos estaba confirmando los datos del otro (y ambos estaban bastante sorprendidos).

La comunidad científica aún no se ha recuperado. ¿Cómo es posible esto? Es algo tan sorprendente como lo siguiente: imagina que tengo dos piedras en el vacío interestelar, y le doy un golpe a cada una en sentidos contrarios y, en vez de alejarse cada vez más despacio, las piedras fueran acelerando alejándose la una de la otra cada vez más rápido. ¡Es muy raro! Claro, esto no lo notaríamos con las piedras porque sólo es apreciable en tiempos y distancias intergalácticas.

Existen varias posibles explicaciones a esto, la más aceptada de las cuáles propone la existencia de algo, llamado energía oscura, que actúa al revés que la gravedad y hace que las galaxias se “repelan” unas a otras, alejándose cada vez más rápido. ¿Qué es esta energía oscura? Ni idea. ¿De qué está formada, cuáles son sus propiedades? No lo sabemos. De hecho, la energía oscura y la materia oscura son dos de las grandes incógnitas de la física moderna - enormes incógnitas, porque algo así como el 95% del Universo es una de estas dos cosas, y sólo el 5% restante está formado por cosas que podemos ver, como las estrellas o la radiación electromagnética.

Composición de materia y energía del Universo.

De modo que, como puedes ver, este galardón es muy merecido: estos científicos han hecho que nos demos cuenta de que lo que pensábamos que era “la materia del Universo” resulta que sólo es una muy pequeña parte de él, y ha cambiado todas nuestras concepciones sobre el futuro del Universo. Como muchos importantes descubrimientos, lo que ha hecho éste es generar nuevas preguntas (lo mismo que los buenos artículos científicos generan más preguntas), pero preguntas más interesantes que las anteriores. ¿Qué es la energía oscura? ¿Impide esto que se produzca en el futuro un Big Bounce o un Big Crunch? Si es así, ¿es imposible que el Big Bang haya sido un Big Bounce, o es que no había energía oscura en el Universo anterior?

En cualquier caso, veremos si este descubrimiento merece este año o el que viene el Nobel de Física (a veces los suecos decepcionan). Por cierto, ya lo he dicho en alguna ocasión anterior, pero eventualmente dedicaremos una pequeña serie a la materia y la energía oscuras, el “reverso tenebroso” de la cosmología.

Para saber más: Página de la Fundación Gruber, Página del Lawrence Berkeley National Laboratory.