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Nuestra visión del cosmos

Así descubrieron los astrónomos un universo mucho más grande y extraño de lo que nadie sospechaba.

Ilustración de Maria Corte

En síntesis

En los dos últimos siglos ha cambiado notablemente nuestra visión del universo y sus constituyentes fundamentales, así como de las leyes físicas que lo gobiernan y los astros que alberga.

Sin embargo, aún tenemos muchas preguntas: no sabemos cuál es la naturaleza de la materia oscura o el destino del cosmos, si vivimos en un multiverso o si existe vida en otros planetas.

El ritmo de los descubrimientos no ha dejado de aumentar, impulsado por los avances en técnicas e instrumentos. Eso nos permite seguir escribiendo una de las páginas más brillantes de la historia de la ciencia.

En 1835, el filósofo francés Auguste Comte afirmó que nadie sabría nunca de qué estaban hechas las estrellas. «Concebimos la posibilidad de determinar sus formas, sus distancias, sus tamaños y sus movimientos», escribió, «pero nunca tendremos manera de estudiar su composición química o su estructura mineralógica, y menos aún la naturaleza de los cuerpos organizados que vivan en su superficie».

Los descubrimientos realizados desde entonces dejarían a Comte sin palabras. Hoy sabemos que el universo es mucho más grande y extraño de lo que nadie sospechaba: no solo se extiende más allá de la Vía Láctea y da cabida a innumerables galaxias —lo que habría sorprendido a los astrónomos del siglo XIX y principios del XX, para quienes nuestra galaxia era «el universo»—, sino que además se expande cada vez más rápido.

Podemos detallar con confianza lo que ha ocurrido en los últimos 13.800 millones de años de historia cósmica, desde una milmillonésima de segundo después de la gran explosión. Los astrónomos han medido con una precisión del uno o dos por ciento el ritmo de expansión del universo, la densidad media de sus principales constituyentes y otros parámetros clave. También han hallado nuevas leyes físicas que gobiernan el espacio (la relatividad general y la mecánica cuántica) y que han resultado ser mucho menos intuitivas que las leyes clásicas conocidas anteriormente. A su vez, esas leyes predijeron rarezas cósmicas como los agujeros negros, las estrellas de neutrones o las ondas gravitacionales. La historia de cómo adquirimos estos conocimientos está llena de descubrimientos accidentales, sensacionales sorpresas y científicos tenaces que persiguieron metas que otros creyeron inalcanzables.

La primera pista sobre la verdadera naturaleza de las estrellas llegó en 1860, cuando Gustav Kirchhoff comprendió que las líneas oscuras que aparecían en el espectro de la luz solar correspondían a la absorción de determinadas longitudes de onda por parte de diferentes elementos químicos [véase «Los orígenes de la espectroscopía (II): De la química a la astrofísica moderna», por Dietrich Lemke; Investigación y Ciencia, febrero de 2016]. Los astrónomos analizaron características similares en la luz de otras estrellas brillantes y descubrieron que estaban hechas de los mismos materiales que encontramos en la Tierra, no de ninguna misteriosa «quintaesencia», como creían los antiguos.

Entender por qué brillaban las estrellas llevó más tiempo. Lord Kelvin (William Thomson) estimó que si las estrellas obtenían su energía exclusivamente a partir de la gravedad, contrayéndose poco a poco a medida que emitían radiación, el Sol tendría entre 20 y 40 millones de años, una edad mucho menor que la que Charles Darwin o los geólogos de la época habían estimado para la Tierra. Sin embargo, Lord Kelvin incluyó una especie de «cláusula de escape», al reafirmarse en su cálculo «a no ser que hubiera otra fuente de energía disponible en el almacén de la creación».

Esa fuente resultó ser la fusión nuclear, el proceso por el que los núcleos atómicos se unen para crear otro mayor y liberan energía. En 1925, la astrofísica Cecilia Payne-Gaposchkin usó los espectros de las estrellas para calcular su composición química y concluyó que, a diferencia de la Tierra, estaban hechas sobre todo de hidrógeno y helio. Reflejó estos resultados en su tesis doctoral, que el astrónomo Otto Struve describió como «la más brillante que jamás se haya escrito en astronomía». Una década después, el físico Hans Bethe demostró que la fusión de núcleos de hidrógeno para formar helio era la principal fuente de energía de las estrellas ordinarias.

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