La Tierra informe

Este artículo pretende contestar lo más
satisfactoriamente posible la siguiente pregunta, basada en el
libro del Génesis: ¿Cómo era y cómo
surgió la Tierra prebiótica más
primitiva?

Según el Génesis: "En el principio Dios
creó los cielos y la tierra. Ahora bien, resultaba que
la tierra se hallaba sin forma y desierta y había
oscuridad sobre la superficie de la profundidad acuosa; y la
fuerza activa de Dios se movía de un lado a otro sobre la
superficie de las aguas" (capítulo 1, versículos 1
y 2). Esta situación, referida a nuestro planeta y desde
el punto de vista del relato sagrado que estamos considerando,
corresponde a un tiempo anterior al surgimiento de cualquier
forma de vida.

Si leemos detenidamente el capítulo
1 del Génesis, veremos que las primeros seres vivientes
terrestres que se mencionan pertenecen al reino vegetal, y no se
habla de ellos hasta bien entrado ya el Tercer Día
Creativo.

Por tanto, se supone que los dos primeros Días
Creativos, cuya duración ignoramos pero que sospechamos
debieron haberse extendido al menos por muchos miles de
años, entraban dentro de lo que pudiéramos
denominar LA TIERRA PREBIÓTICA, es decir, la etapa de la
historia natural de nuestro planeta anterior al aparecimiento de
la vida en él.

Pues bien, todavía más remoto en el pasado
que el Primer Día Creativo debió ser el periodo
mencionado en el Génesis con las siguientes palabras:
"La tierra se hallaba sin forma (es decir,
informe) y desierta y había oscuridad sobre la
superficie de la profundidad acuosa".

La Tierra
informe.

En el artículo G005 (La creación del
universo) se explica lo siguiente: «Cuando Moisés
escribió las primeras palabras del Génesis no hay
evidencia alguna de que él supiera más de
astronomía de lo que era común en su época,
es decir, lo que la gente entendía que son la "tierra" (en
minúsculas) o suelo plano que pisan los pies del hombre y
los "cielos" o todo aquello que podía verse sobre el aire
y hacia arriba (respecto a la tierra firme). Tampoco los devotos
antepasados de Moisés, de quienes quizá él
recibió una porción más o menos grande del
atesorado relato ancestral del Génesis, debieron poseer
lógicamente mejores y más adelantadas nociones del
cosmos, a juzgar por el legado intelectual que transmitieron y
por los hallazgos arqueológicos antiguos que se han
descubierto. Así, pues, lo que Moisés
declaró en las primeras palabras del Génesis fue, a
todas luces, que la tierra que pisan nuestros pies y los cielos
que ven nuestros ojos tuvieron un comienzo o principio en la
corriente del tiempo, o sea, que son elementos creados y no han
existido siempre».

En consecuencia, cuando Moisés
escribió que "la tierra se hallaba sin forma y
desierta y había oscuridad sobre la
superficie de la profundidad acuosa" (Génesis,
capítulo 1, versículo 2, primera parte), dicha
"tierra" debe ser, según el artículo G005
supracitado: «El "suelo" que pisan nuestros pies, y
también el que pisó Moisés y sus ancestros,
[…] una fina capa que recubre a la denominada "corteza"
terrestre. Su espesor es mínimo en comparación con
el de la "corteza", pero a él está ligada la vida
en general y la existencia del hombre en
particular».

Así, pues, el que el "suelo"
terrestre estuviera "sin forma" (informe) da a entender que
carecía de los elementos que habitualmente componen un
paisaje: montañas, valles, ríos, lagos, playas,
bosques, vegetación, poblados, manadas de animales,
bandadas de aves, etc. Nada de esto existía, o sea,
ninguna cosa que un pintor paisajista pudiera dibujar en un
cuadro. Tal vez por ello, el versículo sigue diciendo que
"la tierra (el suelo)" estaba "desierta"; pues, como sabemos, un
"desierto" constituye un paisaje muy pobre, especialmente si lo
único que hay es arena y nada más.

El versículo también dice que
"había oscuridad sobre la superficie de la profundidad
acuosa". Por lo tanto, cabe preguntarse: ¿Qué
"profundidad acuosa" era ésa, y qué "oscuridad" es
la que menciona el texto?

El vocablo hebreo para "profundidad acuosa"
es "thehóhm", que también puede significar "aguas
agitadas" u "océano primitivo". En griego el
término es "abýssou", que se traduce "abismo"; y en
latín, que en este caso es tributario del griego, es
"abýssi". Éstos son, por orden decreciente de
antigüedad, los idiomas en los que nos ha llegado el
Génesis.

Para tratar de averiguar algo más
respecto a ello, nos vemos obligados a buscar información
en las fuentes geológicas que explican la
cosmogonía terrestre, pero con la precaución de no
dar pábulo a teorías arbitrarias y
dogmáticas que colisionan contra el registro
sagrado.

El universo
material.

Con auxilio de la Wikipedia, podemos decir que el
Universo Material es la totalidad del espacio y del tiempo que
pertenecen al dominio de la materia, así como todas las
formas de materia, energías e impulsos, y también
las leyes y las constantes físicas que las
gobiernan.

Las observaciones astronómicas más
recientes indican que el Universo Material tiene una edad de
aproximadamente 14 mil millones de años, y por lo menos 93
mil millones de años luz de extensión. El evento
que se cree que dio inicio a dicho universo se denomina Big Bang
(Gran Explosión): un instante en el que toda la materia y
la energía del universo observable pasó de estar
concentrada en un punto cuasi adimensional (o singularidad
cósmica de densidad infinita) a expandirse
inflacionariamente creando el espacio y el tiempo del susodicho
universo.

Después del Big Bang, el Universo Material
comenzó a expandirse para llegar a su condición
actual, y, al parecer, lo continúa haciendo. Los
últimos datos astronómicos han demostrado que esta
expansión se está acelerando, y que la mayor parte
de la materia y la energía de dicho universo es
fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y
además no es directamente observable. Por este motivo, se
les denomina "materia oscura" y "energía oscura". Por otra
parte, la imprecisión de las observaciones actuales ha
limitado las predicciones científicas sobre el destino
final del susodicho universo.

Los experimentos sugieren que el Universo Material se ha
regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo
de su extensión e historia. La fuerza dominante en las
grandes distancias cósmicas es la Gravedad, y la
Relatividad General es actualmente la teoría más
exacta en describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales
(nucleares débil y fuerte, y electromagnetismo), y las
partículas en las que actúan, son descritas por el
Modelo Estándar. Este universo tiene por lo menos tres
dimensiones del espacio y una del tiempo, aunque
experimentalmente no se pueden descartar dimensiones
adicionales muy pequeñas. El espacio tiene una curvatura
media diminuta, de manera que la geometría euclidiana es,
como norma general, exacta en todo el susodicho
universo.

Durante la era más temprana del Big
Bang, se cree que el Universo Material era un caliente y denso
plasma. Según avanzó la expansión, la
temperatura cayó a ritmo constante hasta el punto en que
los átomos se pudieron formar. En aquella época, la
energía de fondo se desacopló de la materia y fue
libre de viajar a través del espacio. La energía
sobrante continuó enfriándose al expandirse el
mencionado universo y hoy forma el fondo cósmico de
microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente
uniforme en todas direcciones, circunstancia que los
cosmólogos han intentado explicar como reflejo de un
periodo temprano de inflación cósmica
después del Big Bang.

Hasta hace poco, la primera centésima de segundo
tras el inicio del Big Bang era más bien un misterio,
impidiendo a los científicos describir exactamente
cómo era el Universo Material más primitivo. Los
nuevos experimentos en el RHIC, en el Brookhaven National
Laboratory, han proporcionado a los físicos una luz en esa
cortina de alta energía, de tal manera que pueden observar
directamente los tipos de comportamiento que pueden haber tenido
lugar en ese instante. En estas energías, los Quarks que
componen los protones y los neutrones no estaban juntos, y una
mezcla muy densa supercaliente de Quarks y Gluones, con algunos
Electrones, era todo lo que podía existir en los
microsegundos anteriores a que se enfriaran lo suficiente para
formar el tipo de partículas de materia que observamos hoy
en día.

Los rápidos avances acerca de lo que
pasó después aportan mucha información sobre
la formación de las galaxias. Se cree que las primeras
galaxias (protogalaxias primitivas) eran débiles "galaxias
enanas", que emitían tanta radiación que
separarían a los átomos gaseosos de sus electrones.
Este gas, a su vez, se estaba calentando y expandiendo, y
tenía la posibilidad de obtener la masa necesaria para
formar las grandes galaxias que conocemos hoy. Dichas galaxias
primigenias (protogalaxias primigenias o primitivas)
iniciarían su formación unos mil millones de
años después del Big Bang, o hace aproximadamente
13·109 años.

La cronología cosmogónica,
según los datos científicos disponibles
actualmente, quedaría esquematizada así, a grandes
rasgos:

– Hace aproximadamente 14·109
años dio comienzo el Big Bang.

– Hace aproximadamente 13·109
años dio comienzo la formación de protogalaxias
primitivas .

– Hace aproximadamente 5·109
años dio comienzo la formación del Sistema Solar,
al presente formado básicamente por el Sol y
sus planetas, entre los que se encuentra la Tierra.

– Hace aproximadamente 4'5·109
años dio comienzo la formación del planeta
Tierra.

– Hace aproximadamente 2·109
años dio comienzo la formación del océano
primitivo, que aparentemente coincide con lo que el
Génesis llama "la profundidad acuosa".

El Universo observable (o visible), que
consiste en toda la materia y energía que podía
habernos afectado desde el Big Bang, dada la limitación de
la velocidad de la luz, es ciertamente finito. La distancia
(más exactamente, "distancia comóvil"; véase
el artículo G007, "Antes del principio", página 3)
al extremo del Universo visible ronda los 46 500 millones de
años luz en todas las direcciones desde la Tierra.
Así, el Universo visible se puede considerar como una
esfera perfecta con la Tierra en el centro, y un diámetro
de unos 93 000 millones de años luz.

En nuestro Universo las distancias que
separan los astros son tan grandes que, si las quisiéramos
expresar en metros, tendríamos que utilizar cifras
extremadamente grandes. Debido a ello, se utiliza como unidad de
longitud el año luz, que corresponde a la distancia que
recorre la luz en un año en el vacío (unos 300 000
kilómetros por segundo).

Actualmente, el modelo de Universo Material
más comúnmente aceptado es el propuesto por
Albert Einstein en su teoría de la Relatividad
General, en la que ofrece un universo "finito pero ilimitado", es
decir, que, a pesar de tener un volumen medible, no tiene
límites; de forma análoga a la superficie de una
esfera, que es medible pero ilimitada (sin límites
definibles). En otras palabras, el Universo Material no tiene
cotas espaciales, de acuerdo al modelo estándar del Big
Bang, pero sin embargo debe ser espacialmente finito (compacto).
Esto se puede comprender utilizando una analogía en dos
dimensiones, como hemos dicho: la superficie de una esfera que no
tiene límite, pero tampoco tiene un área infinita.
Es una superficie de dos dimensiones, con curvatura constante en
una tercera dimensión.

El Universo observable actual parece
contener una densidad masa-energía equivalente a 9,9
× 10-30 gramos por centímetro
cúbico. Los constituyentes primarios parecen consistir en
un 73% de energía oscura, 23% de materia oscura
fría y un 4% de átomos. Así, la densidad de
los átomos equivaldría a un núcleo de
hidrógeno sencillo por cada cuatro metros cúbicos
de volumen. La naturaleza exacta de la energía oscura y la
materia oscura fría sigue siendo un misterio. Actualmente
se especula con que el Neutrino (una partícula muy
abundante en nuestro universo), tenga, aunque mínima, una
masa. De comprobarse este hecho, podría significar que la
energía y la materia oscuras no existen (esto es,
corresponderían a la multitud de neutrinos).

Durante las primeras fases del Big Bang, se
cree que se formaron las mismas cantidades de materia y
antimateria. Materia y antimateria deberían eliminarse
mutuamente al entrar en contacto, por lo que la actual existencia
de materia (y la ausencia de antimateria), en nuestro universo,
supone una violación de la simetría CP
(véase Nota abajo), por lo que puede ser que las
partículas y las antipartículas no tengan
propiedades exactamente iguales o simétricas, o puede que
simplemente las leyes físicas que rigen nuestro universo
favorezcan la supervivencia de la materia frente a la
antimateria. En este mismo sentido, también se ha sugerido
que quizás la materia oscura sea la causante de la
bariogénesis (véase la misma Nota, abajo) al
interactuar de distinta forma con la materia que con la
antimateria.

NOTA:

En física de partículas, la
violación CP es una violación de la simetría
CP, que representa un papel importante en cosmología. Esta
violación puede explicar, por ejemplo, por qué
existe más materia que antimateria en nuestro Universo. La
violación CP fue descubierta en 1964 por James Cronin y
Val Fitch, quienes recibieron el Premio Nobel por este
descubrimiento en 1980.

La simetría CP se basa en la composición
de la simetría C (de carga) y la simetría P (de
paridad) . La primera afirma que las leyes de la física
serían las mismas si se pudiesen intercambiar las
partículas con carga positiva con las de carga negativa.
La simetría P dice que las leyes de la física
permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es
decir, el universo se comportaría igual que su imagen en
un espejo. La simetría CP es una suma de ambas. La
interacción fuerte, la gravedad y el electromagnetismo
tienen simetría CP, pero no así la
interacción débil, lo cual se manifiesta en ciertas
desintegraciones radiactivas.

En cosmología física, la
"bariogénesis" es el término genérico
utilizado para referirse a los hipotéticos procesos
físicos que produjeron una asimetría entre bariones
(éstos son básicamente los neutrones y los
protones, aunque también otras partículas
inestables o de vida muy corta, pero todas ellas constituyen la
materia de nuestro universo o materia bariónica, la cual
puede dar átomos de todo tipo, y, por tanto, cualquier
tipo de materia. Su contraria es la materia no bariónica,
que puede estar formada por neutrinos o electrones libres, o
incluso por especies extrañas de materia oscura no
bariónica, tales como partículas
supersimétricas, axiones o agujeros negros) y
anti-bariones durante los primeros instantes de la
creación del universo material, resultando en cantidades
elevadas de materia ordinaria residual en nuestro universo hoy en
día.

Es de notar que si no fuera por la
disparidad observada entre bariones y
anti-bariones, es cuestionable que realmente existiera materia
que permitiera vida capaz de observarla. Éste es un
argumento común presentado en respuesta a preguntas del
tipo "¿Por qué el universo es así?",
conocido como el Principio Antrópico.

El principio antrópico (de
"anthropos", que significa "hombre", en griego) es
un principio que se suele enunciar como sigue: "El mundo es
necesariamente como es porque hay seres humanos que se preguntan
por qué es así". Es decir, nuestro universo tiene
que ser consistente con la existencia del ser humano. En otras
palabras: "Si en el Universo Material se deben verificar ciertas
condiciones para nuestra existencia, dichas condiciones se
verifican ya que nosotros existimos".

La revista DESPERTAD de fecha 22-1-1996, páginas
11 a 14, editada por la Sociedad Watchtower Bible And Tract,
comenta, en relación con el Principio
Antrópico:

«DESPUÉS de contemplar las
estrellas en una noche oscura y despejada, entramos en casa,
deslumbrados y con frío, cavilando sobre
esa inmensa belleza y sobre una multitud de preguntas.
¿Por qué existe el universo? ¿De
dónde surgió? ¿Cuál es su destino?
Muchos han tratado de responder a estas preguntas.

Tras cinco años de investigaciones
cosmológicas que lo llevaron a conferencias
científicas y centros de investigación por todo el
mundo, Dennis Overbye, escritor de artículos
científicos, aludió a una conversación que
tuvo con Stephen Hawking, físico de fama mundial: "En el
fondo, lo que yo quería saber era lo que siempre
había deseado saber de Hawking: adónde vamos cuando
morimos"…

John Boslough, otro escritor de artículos
científicos, dijo que como la gente ha abandonado la
religión, los cosmólogos y otros científicos
se han convertido en "el sacerdocio perfecto de una era secular.
Ellos, y no los líderes religiosos, revelarían
gradualmente todos los secretos del universo, no a modo
de manifestación espiritual, sino en la
forma de ecuaciones indescifrables para todos, menos para los
escogidos". Ahora bien, ¿revelarán los
cosmólogos todos los secretos del universo y
responderán a todas las preguntas [fundamentales] que han
inquietado a la humanidad por siglos?

¿Qué están revelando actualmente?
La mayoría de ellos defienden alguna versión de la
"teología" del Big Bang —que se ha convertido en la
religión secular de nuestra época—, aunque no
dejan de discutir sobre los detalles. "Sin embargo
—comentó Boslough—, en el contexto de las
nuevas y contradictorias observaciones, la teoría del Big
Bang empieza a parecerse cada vez más a un modelo
demasiado simplista que busca un suceso inicial. A principios de
los años [1990], el modelo de Big Bang era […] cada vez
más incapaz de responder a las preguntas más
fundamentales". Y añadió que "bastantes
teóricos han expresado la opinión de que no
resistirá hasta el fin de la década".

Tal vez algunas de las conjeturas
cosmológicas actuales acabarán siendo ciertas, o
tal vez no; así como tal vez estén
formándose planetas en el misterioso resplandor de la
nebulosa de Orión, o quizás no. Lo que no puede
negarse es que nadie en la Tierra lo sabe a ciencia cierta. Hay
muchas teorías, pero los que son observadores sinceros se
hacen eco de la observación sagaz de Margaret Geller de
que a pesar de toda la palabrería, parece que se ha
olvidado algo fundamental en el concepto que la ciencia tiene hoy
día del cosmos…

La mayoría de los
científicos —lo que incluye a la mayoría de
los cosmólogos— concuerdan con la
teoría de la evolución. Les cuesta
aceptar que la creación revela inteligencia y
propósito, y se estremecen con la simple mención de
que Dios es el Creador. Se niegan a pensar siquiera en semejante
"herejía"… Su deidad creativa es la Casualidad. Pero a
medida que aumenta el conocimiento, y que bajo el creciente peso
de éste se derrumban la casualidad y la
coincidencia, los científicos empiezan a
recurrir cada vez más a palabras prohibidas como
"inteligencia" y "diseño". Veamos los siguientes
ejemplos:

"Resulta evidente que se ha olvidado
una componente en los estudios
cosmológicos. El origen del Universo, como la
solución del cubo de Rubik, requiere una inteligencia",
escribió Fred Hoyle en la página 189 de su libro
"El Universo inteligente".

"Cuanto más examino el universo y
estudio los detalles de su arquitectura,
más prueba hallo de que de alguna manera el universo
sabía que veníamos". (Disturbing the Universe
[Perturbación del Universo], de Freeman Dyson,
página 250.)

"¿Cuáles son las propiedades
fundamentales necesarias para que surjan criaturas
como nosotros? ¿Es una casualidad que se
tengan esas propiedades o existe alguna razón más
profunda? […] ¿Existe algún plan
complejo que garantice que el universo [material] está
hecho a la medida de nuestras necesidades?" ("Coincidencias
cósmicas" de John Gribbin y Martin Rees, páginas 14
y siguientes).

Fred Hoyle también comenta sobre estas
propiedades en las páginas 219 y 220 de su libro ya
citado: "Estas propiedades se van prodigando en el mundo natural
como una madeja de accidentes afortunados. Existen tantas
coincidencias esenciales para la vida, que debe haber alguna
explicación para ellas".

"No se trata sólo de que el hombre
esté adaptado al universo [material]. El universo
[material] está adaptado al hombre.
¿Se imagina un universo en el que alguna de las constantes
adimensionales y fundamentales de la física sufriera la
más mínima alteración en una
dirección u otra? El hombre jamás habría
podido llegar a existir en semejante universo. Éste es el
punto central del 'principio antrópico', según el
cual, un factor dador de vida es el origen de todo el mecanismo y
diseño del mundo". (The Anthropic Cosmological Principle
[El principio antrópico cosmológico], de John
Barrow y Frank Tipler, página VII).

¿Cuáles son algunas de estas
constantes fundamentales de la física que son esenciales
para que exista vida en el universo [material]? En
un informe publicado en el periódico The Orange County
Register, del 8 de enero de 1995, se incluyó una lista de
algunas de estas constantes y se recalcó lo bien
sintonizadas que deben estar, diciendo: "Los valores
cuantitativos de muchas constantes físicas básicas
que definen el universo [material] —por ejemplo, la carga
de un electrón o la velocidad fija de la luz o la
relación de las intensidades de las fuerzas fundamentales
de la naturaleza— son extraordinariamente precisos, algunos
hasta la centésimo vigésima [(ordinal del cardinal
120)] cifra decimal. El desarrollo de un universo donde se
reproduce la vida es sumamente sensible a estas especificaciones.
La más mínima variación —un
nanosegundo aquí, un ángstrom allí—, y
el universo [material] estaría muerto y
yermo".

A continuación, el autor de este informe
mencionó algo que normalmente no puede mencionarse:
"Parece más razonable suponer que en el proceso ha
influido algún factor misterioso, tal vez ha intervenido
una fuerza inteligente e intencionada que ajustó el
universo [material] para nuestra llegada".

George Greenstein, profesor de Astronomía y
Cosmología, publicó una lista aún más
larga de estas constantes físicas en su libro The
Symbiotic Universe (El universo simbiótico). Entre ellas
había algunas tan bien sintonizadas que ante el más
mínimo grado de variación, no existirían ni
átomos ni estrellas ni universo [material]…

Al ver lo extensa que se iba haciendo la lista,
Greenstein abrumado, dijo: "¡Tantas coincidencias! Cuanto
más leía más me convencía de que era
muy difícil que tales "coincidencias" se hubieran
producido por casualidad. Pero al aumentar mi convencimiento,
había algo más que también aumentaba.
Incluso ahora me resulta difícil expresar con palabras
este "algo". Era una intensa repulsión, a veces casi de
naturaleza física. Me sentía muy incómodo
[…]. ¿Es posible que, de repente y sin
proponérnoslo, hayamos tropezado con prueba
científica que apoye la existencia de un Ser Supremo?
¿Fue Dios quien intervino y quien hizo el cosmos de manera
tan providencial para nuestro beneficio?".

Irritado y horrorizado por esa idea,
Greenstein enseguida se retractó, recuperó su
ortodoxia científicamente religiosa y
declaró: "Dios no es una explicación". No lo
veía lógico. Aceptar la existencia de Dios era una
idea tan difícil de digerir que no pudo
admitirla…

Algunas de las constantes físicas
imprescindibles para la vida [son] las cargas del electrón
y el protón [,que] deben ser iguales y opuestas; el peso
del neutrón debe ser ligeramente superior al del
protón; a fin de que se produzca la fotosíntesis
tiene que existir una correspondencia entre la temperatura del
Sol y las propiedades de la clorofila para absorber radiaciones;
si la fuerza nuclear fuerte fuese un poco más
débil, el Sol no podría generar energía
mediante reacciones nucleares, pero si fuese un poco más
fuerte, el combustible necesario para generar energía
sería violentamente inestable; sin dos resonancias
notables e independientes entre núcleos en el centro de
las gigantes rojas, no podría haberse formado
ningún otro elemento aparte del helio; si el espacio
hubiese tenido menos de tres dimensiones, las interconexiones
para la circulación de la sangre y el sistema nervioso
serían imposibles, y si hubiese tenido más de tres
dimensiones, los planetas no podrían describir
órbitas estables alrededor del Sol (The Symbiotic
Universe, páginas 256 y 257)…

Andrómeda, como todas las galaxias
espirales, gira majestuosamente en el espacio como
si fuera un gigantesco huracán. Los astrónomos
pueden calcular la velocidad de rotación de muchas
galaxias partiendo de su espectro de luz, y cuando lo hacen
descubren algo desconcertante. Las velocidades son
increíbles. Todas las galaxias espirales parecen rotar
demasiado deprisa. Parece como si las estrellas visibles de la
galaxia estuvieran incrustadas en un halo mucho mayor de materia
oscura, invisible al telescopio. "No sabemos en qué
consiste la materia oscura", admite el astrónomo James
Kaler. Los cosmólogos calculan que hay un 90% de masa
perdida, de la que no se tiene noticia, y están
buscándola desesperadamente, ya sea en la forma de
neutrinos con masa propia, o de algún tipo de materia
desconocida, pero superabundante».

Antes de la formación de las primeras estrellas,
la composición química del Universo Material
consistía primariamente en hidrógeno (75% de la
masa total), con una suma menor de helio-4 (4He) (24% de la masa
total) y el resto de otros elementos. Una pequeña
porción de estos elementos estaba en la forma del
isótopo deuterio (2H), helio-3 (3He) y litio (7Li) (Nota:
los isótopos son átomos con igual cantidad de
protones y electrones, pero distinto número de neutrones).
La materia interestelar de las galaxias ha sido enriquecida sin
cesar por elementos más pesados, generados por procesos de
fusión en la estrellas, y diseminados como resultado de
las explosiones de supernovas, los vientos estelares y la
expulsión de la cubierta exterior de estrellas
maduras.

El Big Bang dejó detrás un flujo de fondo
de fotones y neutrinos. La temperatura de la radiación de
fondo ha decrecido sin cesar con la expansión del Universo
y ahora fundamentalmente consiste en la energía de
microondas equivalente a una temperatura de 2'725 grados Kelvin.
La densidad del fondo de neutrinos actual está alrededor
de los 150 por centímetro cúbico.

Protogalaxias
primitivas.

Patrocinado por el Ministerio de Educación y
Ciencia de España, El IAC (Instituto de Astrofísica
de Canarias) ha desarrollado una experiencia piloto denominada
"Cosmoeduca", que pretende ayudar a los profesores de la
Enseñanza Secundaria Obligatoria y el Bachillerato en el
desarrollo de temas que puedan tratarse haciendo uso de conceptos
y contenidos del ámbito de la Astronomía, para lo
cual ha contado con el trabajo en equipo de profesores y
divulgadores. De los cinco temas seleccionados para el proyecto,
el del "Origen y Evolución del Universo" es el que
trataremos aquí en parte, puesto que se ajusta a la
información que nos interesa:

«¿Cómo se
originó todo lo que observamos en el cielo: los planetas,
las estrellas, las galaxias?

¿Cómo se ha ido transformando el Universo
[a lo largo del] tiempo? ¿Qué tenemos que ver los
seres humanos con todo esto?

[En realidad, todos los elementos químicos que
componen nuestro cuerpo proceden de las estrellas:] Somos polvo
de estrellas… Cada uno de [los elementos químicos que
nos rodean] se generó durante la vida o la muerte de
[más de] una estrella. Pero ¿qué son las
estrellas?

Las estrellas son grandes masas de gas a
temperaturas muy altas, formadas principalmente por
hidrógeno y helio. El hidrógeno y el helio de las
estrellas reaccionan para formar elementos químicos
más pesados que, a su vez, reaccionan entre sí y
así sucesivamente. En la parte inferior de la imagen
[siguiente] vemos distintas fases de la vida y muerte de una
estrella:

Las estrellas no viven y mueren solas, sino que forman
parte de una gran estructura llamada "galaxia". Las galaxias son
conjuntos de miles de millones de estrellas que se distribuyen en
formas diversas y presentan distintos colores. Son los ladrillos
o piezas fundamentales que conforman el Universo
[material].

Nuestra galaxia, la Vía
Láctea, tiene forma de espiral. Pues bien, desde una
galaxia como la de la imagen [siguiente], estamos nosotros en un
planeta alrededor de una estrella investigando el
Universo:

La Tierra forma parte de un sistema planetario: el
Sistema Solar. El Sistema Solar forma parte de una galaxia: la
Vía Láctea. La Vía Láctea forma parte
de un grupo de galaxias: el Grupo Local. El Grupo Local se mueve
globalmente en el espacio. Los astrofísicos han podido
medir este movimiento, en dirección a otros cúmulos
de galaxias.

Vivimos en un Universo lleno de galaxias.
En el Universo [material] hay cientos de miles de
millones de galaxias. ¿Cómo se distribuyen?
Forman grupos: los hay pequeños, de decenas de galaxias o
menos (como el Grupo Local, al cual pertenecen
nuestra galaxia, la Vía Láctea, la galaxia de
Andrómeda y las Nubes de Magallanes).

[También forman grupos] de miles de
galaxias, y a estas grandes agrupaciones se las denomina
"cúmulos de galaxias". ¿Cuál es el
tamaño de los cúmulos de galaxias? Los
cúmulos de galaxias son tan grandes que la luz, que viaja
a 300.000 km/s, tardaría varios
millones de años en atravesarlos de un
extremo a otro.

¿Cómo se han formado las
galaxias, los cúmulos y la materia que
contienen?

Para que los astrónomos pudieran dar
una respuesta a estas preguntas fue fundamental el conocimiento
de un fenómeno muy importante que se observó por
primera vez en la primera mitad del siglo XX: la expansión
del Universo [material].

Las galaxias no están fijas en los
puntos donde las observamos. Aparentemente, se mueven a grandes
velocidades, a miles de kilómetros por segundo. Hubble, un
astrónomo estadounidense, fue el primero en apreciar este
fenómeno alrededor de los años 20 del siglo XX. Se
dio cuenta de que el movimiento de las galaxias seguía
ciertas reglas. Si comparamos las velocidades de galaxias lejanas
con respecto a nosotros, vemos que cuanto más lejanas son
mayor es la velocidad con la que parecen alejarse de
nosotros.

Pero ¿por qué se alejan las galaxias de
nosotros? ¿Acaso somos el centro del Universo [material]?
Realmente es el espacio que nos separa el que se expande. Por
ello, cualquier observador, situado en cualquier lugar del
Universo [material], apreciaría que las galaxias se alejan
de él de ese modo. No somos el centro del Universo
[material].

En la [figura siguiente] vemos cómo, a medida que
hinchamos un globo, los puntos se van alejando unos de otros.
Algo parecido es lo que suponemos que está sucediendo con
las galaxias de nuestro Universo debido al Big Bang:

Si esta expansión ha ocurrido desde el principio,
¿estaba todo mucho más comprimido en el origen? Eso
es efectivamente lo que piensan [muchos] astrofísicos.
Cuando el Universo [material] se originó, todo estaba
mucho más comprimido, mucho más denso y mucho
más caliente. ¿Cuánto? Tanto que el
tamaño pudo ser extraordinariamente pequeño,
infinitesimal. Incluso más pequeño que el
núcleo de un átomo. Algo que sólo
podemos concebir matemáticamente, ya que no habría
nada en [nuestro] Universo actual que fuese comparable. [Este]
Universo al principio tuvo que ser de una manera muy distinta a
como lo vemos ahora. ¿Cómo podemos imaginarlo? Lo
más parecido que podemos imaginar de aquellas condiciones
es el propio interior de las estrellas como el Sol, donde la
temperatura es enorme. [Es un] horno nuclear, donde la materia se
transforma por reacciones de partículas más
elementales aún que los protones y los neutrones. Estas
partículas "elementales" son conocidas como quarks,
leptones y bosones. Los quarks, junto con los electrones
(leptón), los fotones (bosón) y otras
partículas, como los neutrinos (leptón), formaban
una mezcla con una temperatura y una densidad enormes, llamada
"plasma primordial".

La evolución del Universo [material es realmente]
la evolución de su materia… La materia [de]
entonces no era como la materia de ahora, aunque sus componentes
elementales fueran los mismos. [Nuestro] Universo se ha
transformado, precisamente debido a que está en
expansión, y su temperatura y densidad han ido
disminuyendo progresivamente hasta alcanzar las que observamos
ahora:

¿Cómo se denomina este modelo
del origen del Universo [material que estamos considerando, el
cual es el más aceptado hoy día por la comunidad
científica]? ¿Cuáles son sus
características principales? [Es un] modelo
matemático [que] ha trascendido a la sociedad [humana
contemporánea] con un nombre muy llamativo: el Big Bang, o
la Gran Explosión. Su rasgo principal es que la
expansión lleva asociada un enfriamiento y una
transformación de la materia. Las etapas [iniciales y
sucesivas] del origen del Universo [material] según el
modelo del Big Bang [son] cuatro:

1. Inflación.

2. Confinamiento de quarks.

3. Nucleosíntesis
primordial.

4. Recombinación.

Etapa 1, la inflación. Inicialmente, [nuestro]
Universo estuvo comprimido en un estado muy denso, que se
expandió muy rápidamente. El Universo [material]
amplió su tamaño miles de millones de veces en un
tiempo extraordinariamente pequeño, inferior a
micromillonésimas de segundo. Como cuando se intenta
inflar un globo: al principio no se hincha por la resistencia que
ofrece el material elástico, pero luego empieza a inflarse
y lo hace muy rápidamente. En esta etapa, llamada
"inflación", [nuestro] Universo debió de ser una
sopa de partículas y radiación de muy alta
energía. Tras esa etapa, el [susodicho] Universo
siguió expandiéndose, pero ya a un ritmo más
lento. A partir de entonces es cuando verdaderamente tenemos una
descripción fiable de lo que pudo pasar.

Etapa 2, el confinamiento de quarks. Una
cienmilésima de segundo después del instante
inicial, la temperatura era lo suficientemente baja para que
todos los quarks se confinaran en protones y neutrones. Los
elementos de la tabla periódica se diferencian entre
sí por el número de protones de su núcleo. A
este número se le llama "número atómico". El
número atómico representa una propiedad fundamental
del átomo: su carga nuclear. El elemento más
abundante del Universo, el hidrógeno, es el más
simple de todos. De número atómico 1, su
núcleo está compuesto de un sólo
protón.

Según el modelo del Big Bang no
quedaron quarks libres en [nuestro] Universo y, efectivamente, lo
que observamos hoy en día es que los quarks forman siempre
parte de protones y neutrones.

Etapa 3, la nucleosíntesis primordial. La
"nucleosíntesis" es un proceso en el que los protones y
neutrones reaccionan para dar lugar a núcleos de otros
átomos. Pero la mayor parte de los protones quedaron
libres: casi el 75% del Universo seguía siendo
núcleos de Hidrógeno. El Hidrógeno tiene un
solo protón en su núcleo.

¿Qué nuevos núcleos se
formaron en esta etapa? Núcleos de helio: aproximadamente
un 25%.

El helio tiene dos protones en su núcleo. En una
proporción inferior se formaron: Núcleos de
deuterio (un protón con un neutrón) y
núcleos de litio (con tres y cuatro protones).

El deuterio es un isótopo del hidrógeno.
Si bien cada elemento químico se distingue de otro por el
número de protones de su núcleo, un mismo elemento
químico puede tener diferentes isótopos
según el número de neutrones de su núcleo.
El isótopo del hidrógeno más común en
la naturaleza es el protio (un solo protón y ningún
neutrón).

Etapa 4, la recombinación. Cuatrocientos mil
años después [del inicio del Big Bang], los
núcleos de hidrógeno capturaron electrones
convirtiéndose en átomos neutros, en la etapa que
se llama "recombinación". [Pues para] que un átomo
sea eléctricamente neutro, el número de protones ha
de ser igual al de electrones.

Los fotones [de esta etapa] ya no tienen la
energía suficiente para ser absorbidos por los electrones
(a su vez, los electrones ya no pueden absorber fotones que les
liberen de los átomos neutros). Los fotones pueden viajar
desde entonces por el Universo [material] sin ser absorbidos por
la materia y [así poder] llegar hasta nosotros. El
Universo [material] se ha hecho transparente, es decir, lo
podemos observar.

La energía de estos fotones irá
disminuyendo con el transcurso del tiempo y su longitud de onda
aumentando (se estima que hasta nuestros días
habría aumentado en un factor cercano a mil). De esta
manera, la luz queda "estirada".

Según esto, los fotones que
llenarían [nuestro] Universo tendrían ahora
longitudes de onda en torno al milímetro, es decir, el
Universo [material] sería un inmenso horno de microondas
(aunque éstas tendrían una intensidad
extraordinariamente baja comparada con la de los hornos de
nuestras cocinas).

Al final de la etapa de
recombinación del Big Bang, la formación de los
átomos hace que la radiación viaje libremente. Es
decir, el Universo [material] se hace detectable. Y nosotros
hemos desarrollado instrumentos para poder ver la primera
radiación libre: la radiación del Fondo
Cósmico de Microondas. Al observar el Fondo Cósmico
de Microondas detectamos irregularidades que indican que la
materia no estaba distribuida uniformemente.

Había grumos con mayor densidad de
materia. Por efecto de la gravedad, la materia empieza a
acumularse donde hay un poco más de materia. Las regiones
con mayor densidad atraen a la materia de su alrededor. Con el
paso de cientos de millones de años se van formando
estructuras de materia y vacíos. La gravedad va dando
forma a estas estructuras: son los gérmenes de galaxias
primitivas [(protogalaxias primigenias)] detectables hoy en
día: