Mercados españoles abiertos en 7 hrs 2 min

Katie Mack, la cosmóloga que sabe cómo acabará el universo

Retrato de la cosmóloga y divulgadora Katie Mack. (Imagen CC vista en Wikipedia).

Katie Mack es una astrofísica y divulgadora estadounidense a la que sigo desde hace un par de años, pues trabaja en un tema apasionante del que os he hablado repetidas veces en este blog: la materia oscura.

Llegué casualmente a algunos de sus trabajos divulgativos en 2018. Por aquel entonces intentaba comprender en qué consistía una novedosa forma de acabar con el universo, a la que  los científicos llamaban “Vacuum decay” (o desintegración del vacío). Mientras preparaba un artículo sobre aquella burbuja destructora que no solo podría acabar con la vida tal y como la conocemos, sino con la propia química, llegué a un fascinante artículo suyo en Cosmos Magazine publicado en 2015, en el que explicaba el concepto (en esencia endiabladamente complicado, como todo lo que tiene que ver con la física cuántica y sus extrañas implicaciones) con una claridad y simplicidad muy de agradecer.

Para entender esta teoría, Katie Mack proponía que nos detuviéramos a pensar en el campo cuántico de Higgs, el cual permea el universo dando masa a todo (mediante ciertas interacciones de las partículas elementales con el famoso bosón de Higgs).Tal y como sucede en un campo eléctrico, la fuerza del campo de Higgs varía en función de su potencial. Podemos pensar  en el potencial como en el camino que sigue la bola en una ruleta de casino, a medida que da vueltas y desciende; cuánto más alta está la bola, más energía lleva.

Bien, pues el potencial del campo de Higgs determina si el universo se encuentra en dos estados posibles: un vacío auténtico o un falso vacío. El primero de los casos, el del vacío auténtico, representa a un universo estable situado en su menor estado energético. (Como si te sentaras en el punto más bajo de un valle). En cambio, el falso vacío te situaría en una de las paredes rocosas laterales, de pie en un risco estrecho en el que apenas caben tus pies. Cualquier pequeño empujón y te despeñarías rodando valle abajo. Se dice que un universo en estado de falso vacío es “metaestable” ya que aunque en ese momento no está desintegrándose (no estás cayendo de tu risco) tampoco se puede decir que sea exactamente estable.

Si nuestro universo, con las leyes y constantes que lo rigen, fuera metaestable, en teoría podría surgir un evento lo suficientemente energético como para empujar a una diminuta región fuera del falso vacío, y precipitarla a un vacío auténtico. Esto crearía una burbuja “letal” que se expandiría en todas las direcciones a la velocidad de la luz, sembrando la destrucción.

Lámpara de plasma. Uso esta imagen para representar a la burbuja que podría destruir el universo en el escenario de la desintegración del vacio. (Imagen CC vista en wikipedia).

¿Recordáis que algunas personas pedían que se impidieran los experimentos en el LHC que llevaron al descubrimiento del bosón de Higgs? Bien, pues la razón era que temían precisamente esto: que el suceso energético resultante de las colisiones en el acelerador pudiera provocar una burbuja de vacío auténtico, que se expandiría por el universo acabando con su hipotética metaestabilidad. Afortunadamente no fue así, y de aquel experimento no surgió un nuevo universo con nuevas constantes de la naturaleza. De hecho, si tal cosa fuera posible, la gigantesca liberación de energía que supuso el Big Bang podría haber producido alguna de estas burbujas. Por tanto es razonable pensar que nuestro universo es estable.

Cuando yo era más joven, una de las preguntas recurrentes de los novatos en los foros de astronomía tenía que ver con cuestiones como esta. ¿Cómo será el final del universo? Por aquel tiempo manejábamos tres posibles cataclismos. En uno de ellos, llamado el final por muerte térmica, el universo continuaba expandiéndose aceleradamente de forma infinita, hasta que las galaxias se alejaran tanto entre sí que el cielo nocturno parecería vacío. Dejaríamos además de detectar los restos del Big Bang a los que llamamos radiación cósmica de fondo. En este escenario, las estrellas, cada vez más aisladas, irían agotando su combustible termonuclear y apagándose. Los agujeros negros acabarían desinflándose a través de la radiación de Hawking, y el incremento en la entropía (la medida del desorden, siempre creciente, que mueve la flecha del tiempo hacia el futuro) llegaría en última instancia a detenerse. A partir de ese momento el propio concepto de tiempo carecería de sentido.

El segundo Armagedón que manejábamos en aquellos tiempos (hablo de la década de los 90) en los que creíamos que la constante cosmológica había sido el mayor error de Einstein, y en el que no tomábamos en consideración a la energía oscura (que hace que el universo se expanda cada vez más deprisa) era el del el “Big Crunch” o gran colapso, una suerte de reverso tenebroso del Big Bang. Esta hipótesis suponía que la gravedad y la materia oscura (las dos fuerzas que luchan contra la inflación del universo manteniendo unidas las galaxias) terminarían por imponerse, deteniendo la expansión del universo y finalmente revirtiéndola. Con el paso de tiempo, el universo en retroceso acabaría por colapsar en un único punto infinitamente denso en el que las leyes de la física simplemente dejarían de ser reconocibles.

¿Tras ello podría haber un gran rebote, lo cual haría que el universo fuera oscilante? Eso sostenían algunos teóricos. La tercera posibilidad hablaba de un caso límite en el que el universo se expandiría para siempre pero cada vez más despacio.

Es increíble lo que hemos aprendido sobre el universo en apenas tres décadas. Tanto que la historia sobre los posibles finales del universo que acaba de escribir nuestra protagonista Katie Mack, incorpora nuevos finales tan sorprendentes como la mencionada “desintegración del vacío”. El libro se llama “El final de todo (hablando astrofísicamente)”  y de momento solo está disponible en el idioma materno de su autora: el inglés. Aunque la propia Katie ha confirmado en Twitter que se publicará en nuestro idioma de la mano de la Editorial Planeta.

Katie Mack confirma en twitter la edición española de su libro sobre el final de todo (astrofísicamente hablando).

Si tenéis oportunidad de leerlo (yo lo estoy deseando) descubriréis que no es necesario tener un nivel estratosférico de física, ya que como he dicho Katie maneja habitualmente imágenes y analogías muy claras, que hacen que no resulte complicado seguir el hilo de sus razonamientos. El premio será aprender un montón de cosas interesantes sobre los hipotéticos finales que amenazan a nuestro universo. Podéis estar tranquilos no obstante, todas las posibles soluciones tardarán miles de millones de años en irrumpir en escena, de modo que nuestra especie ya no estará presente (aniquilada o transformada en otra cosa), razón por la que no habrá ningún humano en disposición de lamentar su muerte inminente.

No quisiera finalizar sin tratar uno de los finales más espantosos predicho por algunos teóricos, me refiero al del gran desgarramiento (o “Big Rip” en inglés). Si tomamos en consideración a una especie de energía oscura en la que la densidad de la energía no resulta constante, sino que va incrementándose con el tiempo, nos encontraríamos con la así llamada “energía fantasma”. Esta clase especial de energía oscura conduciría a una destrucción horrible de nuestro universo en algún momento del futuro. Según este escenario, la energía oscura comenzaría a superar ampliamente a las fuerzas gravitatorias que mantienen unidas a las galaxias expandiendo el universo hasta el límite. Eso haría que la habitación en la que te encuentras ahora se llenase de energía oscura, la cual acabaría por tirar de todas las cosas que hay en su interior (incluido tú) en todas las direcciones. El resultado es que te desgarrarías como un pañuelo de papel por el que se pelean dos niños, ya que dejarías de verte afectado por la expansión del universo.

¿Temes acabar así, desgarrado en una especie de reedición cósmica del tormento medieval del desmembramiento por caballos? Tranquilo, si así fuera, un equipo de científicos chinos ha calculado que esto no sucederá hasta dentro de 17.000 millones de años. Esto nos da tiempo más que de sobra para leer el libro de Katie Mack.

Me enteré de la publicación del libro de Katie Mack gracias a esta entrevista en Quanta magazine.

Otras historias que te pueden interesar: