jueves, 10 de mayo de 2012

Brevísima historia de todo, incluido tú

Publicado por Xurxo Mariño - 7 comentarios


XURXO MARIÑO.- Hay quien dice que, cuando uno se muere, se le pasa en el último instante toda la vida por delante. Semejante tontería o, cuando menos, semejante atrevimiento, me ha hecho pensar qué pasaría por la imaginaria mente del universo, si dejase de existir ahora mismo…


Imagen: Sachin Ghodke

Todo comenzó hace 13 700 millones de años, con la Gran Explosión. En los primeros instantes toda la materia y la energía se encontraba formando una masa irreconocible en donde ni siquiera existían las cuatro fuerzas que hoy conocemos que dominan el universo. Ese período de incertidumbre cósmica se llama era de Planck.

Poco después la cosa comenzó a tomar forma y surgió la fuerza de la gravedad, que hoy en día es esencial para mantener la estructura a gran escala del universo; y a continuación se individualizó también la fuerza fuerte, esa que se transmite mediante gluones y que mantiene unidos los quarks para formar protones y neutrones, y que también hace que estas partículas permanezcan fuertemente unidas en los núcleos de los átomos.

Las dos últimas fuerzas en llegar fueron la electromagnética, que regula la interacción de partículas con carga, como los electrones (-) y los protones (+) de los átomos; y la fuerza débil, que es responsable de la desintegración atómica que origina la radiactividad.

Todo esto ocurrió bastante rápido, visto desde nuestra perspectiva temporal: 10 microsegundos después de la Gran Explosión ya teníamos listas todas las partículas y fuerzas elementales del cosmos. De hecho, desde ese momento no ha pasado nada más de relevancia, salvo que las partículas han interaccionado entre sí guiadas por esas fuerzas para dar lugar a estrellas, galaxias, planetas, asteroides, reyes, lechugas, princesas, camaleones, garrapatas, anillos de diamantes y tú, lo más valioso de todo.


Imagen: Flavio Takemoto

En este momento, 10 microsegundos desde el inicio, la temperatura es lo suficientemente baja como para que los quarks se unan entre sí guiados por los gluones (fuerza fuerte), originando hadrones como protones y neutrones. A los pocos minutos la temperatura baja un poco más y la cosa se hace lo suficientemente estable como para que protones y neutrones formen los primeros núcleos de lo que luego serán átomos. El universo, en ese momento y ahora también, se constituye como un montón enorme de núcleos de hidrógeno y alguna que otra cosa poco pesada, como helio o litio.

En esa masa inicial también hay fotones, que no avanzan mucho a lo largo de ese cosmos-bebé ya que tropiezan continuamente con el resto de partículas. La cosa estaba todavía bastante apretada.

Tuvieron que pasar unos 400 000 años para que el panorama se despejase un poco. En ese momento los electrones, que hasta ahora habían estado libres, son atraídos por los núcleos de hidrógeno y de helio, para formar los primeros átomos. El universo quedó mucho más ordenado a partir de ese momento y dio lugar a un hecho fascinante: los fotones, que habían permanecido atrapados, pudieron por fin viajar libres a través del cosmos. Hoy en día todavía podemos detectar esa primera emisión de luz: es lo que llamamos “radiación cósmica de fondo”.

Y durante 200 millones de años todo quedó en oscuridad: entramos en la Edad Oscura. Hasta que no se formaron las primeras estrellas, por agregación de esos átomos gracias a la gravedad, no había nada en el universo que produjese luz. Pero con las estrellas volvió la luz y un fenómeno grandioso de construcción: la enorme presión y temperatura de su interior inició la fusión termonuclear del hidrógeno, para producir más helio; y también la fusión de este último para producir, por ejemplo, carbono… y así con todos los átomos, hasta el hierro.

Imagen: Dimitri Castrique

Excepto aquellos átomos primordiales de hidrógeno, helio, litio… todos los demás átomos del universo, incluyendo todos los átomos de carbono, nitrógeno, oxígeno, hierro, fósforo, etc. que forman tu cuerpo, todos, se han formado en el interior de alguna estrella. Los más pesados que el hierro, como la plata o el plomo, se formaron –y se forman– en el momento final de algunas estrellas, una explosión llamada supernova con la suficiente energía como para cocinar esos elementos pesados.

Las estrellas, guiadas a su vez por la fuerza de la gravedad, originaron galaxias, miles de millones de galaxias. En ellas las estrellas nacen, mueren, y con el polvo de átomos que siembran por el espacio vuelven a formarse nuevas estrellas.

Este ciclo se repitió varias veces hasta que unos 9000 millones de años después de la Gran Explosión se formó, con polvo procedente de estrellas anteriores ya desaparecidas, una estrella muy especial, al  menos para nosotros: el Sol.

Imagen: takje

El Sol se originó por la agregación gravitatoria de polvo cósmico, como cualquier otra estrella. Parte de ese polvo quedó orbitando alrededor del naciente astro, formando unos pequeños grumos que poco después formarían los planetas. La Tierra y resto de planetas del Sistema Solar nacieron así, hace unos 4500 millones de años, como un resto de la materia que originó el Sol. Los planetas son algo así como estrellas abortadas, materia que no tiene la masa suficiente para iniciar una fusión termonuclear que “encienda” el astro.

Y en esa masa que formó la Tierra ya estabas tú. Bueno, ya estaban todos tus átomos. Con el tiempo, la materia del planeta Tierra –con alguna aportación mínima proveniente de los meteoritos– fue interaccionando entre sí para, hace unos 3500 millones de años generar moléculas con capacidad de hacer copias de sí mismas. Esas moléculas entraron en un proceso imparable de evolución biológica que ha dado lugar a una buena cantidad de estructuras, más o menos complejas, que han ido poblando todas las esquinas del planeta.

Una de esas estructuras, hija en última instancia de la materia que se formó poco después de la Gran Explosión, eres tú. Una estructura fascinante con la capacidad de pensar sobre su propia existencia y de generar una teoría coherente sobre su propia evolución y sobre el desarrollo en el tiempo del cosmos que habita.


Para ser una película que pasa a toda velocidad justo antes de la muerte, no está nada mal.




Xurxo Mariño es neurocientífico en la Universidad de Coruña. Puedes encontrarle en su web: Cultura Científica

7 comentarios:

Mikel Ortiz de Etxebarria dijo...

PLAS PLAS PLAS! Genial! Ahora mismo va a ser de lectura obligatoria para todo mi alumnado pasado, presente y futuro. Ummm, el futuro existe en esta historia?

DarkSapiens dijo...

¡Muy buena entrada, Xurxo! :D

Hay dos erratillas que hay que corregir (sobra un cero cuando dices "13 7000 millones de años" al principio y falta un "millones de" cuando dices que el Sol se formó "unos 9000 años" después del Big Bang), pero por lo demás, ¡genial! :):)

xurxo mariño dijo...

Mikel, gracias por tu amable comentario :)

Cierto Héctor DarkSapiens! Muchas gracias por el comentario. Escribí esta historia a vuelapluma, tal cual me salió en un "arrebato de pasión"... y así me bailaron esos ceros :)

Francis dijo...

Sin ánimo de parecer pedante, hay varias cuestiones que me vienen a la cabeza.

No sabemos si la era de Planck existió o no. Ni ha evidencia a favor, ni en contra. Caso de que existiera, la hipótesis más común es que el continuo espacio-tiempo-materia-energía aún no existía y no se puede afirmar a la ligera que "toda la materia y la energía se encontraba formando..." Sería mejor decir que estos conceptos "nacieron" tras la época de Planck.

Tampoco sabemos si las cuatro fuerzas que conocemos a baja energía estaban unificadas en la era de Planck, pero la hipótesis de la mayoría de los físicos es que estas fuerzas sí existían en la era de Planck.

"Poco después surgió la fuerza de la gravedad." La hipótesis de la mayoría de los físicos es que en la era de Planck lo único que existía era algún tipo de gravedad cuántica y que éste fuerza unificada se separó en gravedad clásica y una otra fuerza que unifica las otras tres interacciones. Pero esto no está nada claro y requiere extrapolar lo poco que sabemos sobre las constantes de acoplamiento de las fuerzas en un par de órdenes de magnitud a 19 órdenes de magnitud y asumir que no pasa nada en medio.

"A continuación se individualizó también la fuerza fuerte." La mayoría de las físicos están en desacuerdo con esta afirmación. La hipótesis más común es que en este momento se separaron las tres fuerzas no gravitatorias. No hay ningún tipo de evidencia de que la interacción fuerte lo hiciera antes que las otras (todo lo contrario, la evidencia apunta a que fue la última en separarse si se separaron en momentos diferentes).

Confundes las transiciones de fase asociadas a las rupturas de simetría en estas interacciones con la separación de estas fuerzas entre sí. Quizás sea un error común, pero hay que tener cuidado con estos detalles.

"Las dos últimas fuerzas en llegar..." En realidad estás hablando de la transición de fase electrodébil, momento en el que el campo de Higgs se condensa y los bosones vectoriales adquieren masa sin que el fotón lo haga (también adquieren masa el resto de las partículas que conocemos). Antes de este momento estas interacciones estaban ya separadas (aunque ninguno de los bosones vectoriales tenía masa eran fuerzas diferentes).

De hecho, a una escala de energía inferior se produce una transición de fase de la interacción fuerte que hace que los quarks se hadronicen y formen protones y neutrones.

No aburro más.

Xurxo, una buena entrada, pero ya se sabe que la vuelapluma a veces pasa factura.

Saludos
Francis

ghostdancer dijo...

Ya lo dijo Muerte (bueno Terry Pratchett) efectivamente toda tu vida pasa delante de tus ojos antes de morirte y se llama vida.

xurxo mariño dijo...

Muchas gracias por tus comentarios Francis, pero no se trata de eso. Con este articulillo lo que pretendo es inspirar, transmitir la portentosa capacidad de la ciencia para tratar de reconstruir la historia del cosmos. No dudo que los detalles que comentas -detalles que yo desconozco en su mayoría- sean importantes y hasta esenciales para el desarrollo de la propia ciencia con la que trato de inspirar, pero ese sería un tipo de artículo muy distintos a este, que debería escribirse en otro lugar, y ocupando además mucho más espacio.

Un artículo similar al mío escrito hace 200 años podría tener la misma capacidad -o al menos la intención- de maravillar a sus lectores con la ciencia, pero contaría una historia bastante diferente. Y cuando alguien escriba un artículo de este estilo dentro de 200 años, no solo considerará erróneos o hasta ridículos algunos o muchos de los pasos de mi película, sino también los de las propias ideas físicas sobre los que se sustenta.

Por otra parte, y haciendo de abogado del diablo, desde un punto de vista epistemológico y filosófico estricto, ni siquiera los desarrollos físicos supuestamente más precisos se libran de la duda, de su validez como forma de conocimiento. Con todo, esto último es motivo de discusión a un nivel que no tiene nada que ver con la ciencia que se trata de comunicar en un blog como este.

salud!
xurxo

Ese Punto Azul Pálido dijo...

Poesía.
_____
Me ha encantado, Xurxo.

Un abrazo