Para poder acelerar se necesita una fuerza. Acelerar significa cambiar de velocidad – moverse más o menos rápido. Si lanzo una pelota al aire con mi mano, la empujo por un breve instante y proveo una aceleración que a su vez hace que empiece a moverse hacia arriba. En el momento en que deja mi mano, la única fuerza que sigue “sintiendo” es la de la gravedad, que la jala hacia abajo. Por eso la pelota sale disparada con la velocidad inicial que le dí hacia arriba, luego empieza a disminuir su velocidad (acelera negativamente) hasta detenerse y regresa incrementando de nuevo su velocidad (acelera positivamente), que esta vez es hacia abajo. Gracias a ésto, pudimos inventar el béisbol.
Si no existiera la gravedad, una vez que la pelota dejara mi mano, se movería con una velocidad constante y no regresaría. No aceleraría, ni para incrementar ni para disminuir su velocidad, simplemente seguiría su camino con la velocidad inicial que le haya podido brindar con mis músculos. Para acelerar, positiva o negativamente, necesitamos algo más, una fuerza. Si de repente me diera cuenta de que mi pelota avanza hacia arriba después de ser lanzada y que acelera incrementando su velocidad, supondría que la pelota llevaba un pequeño cohete que en vuelo se encendió y le dio la fuerza necesaria para lograr esa aceleración. Sin fuerza adicional, de cualquier naturaleza, no puede haber una aceleración. Newton fue el primero en darse cuenta de ésto hace alrededor de 350 años.
Otro posible desenlace de mi lanzamiento es que le diera suficiente velocidad inicial a la pelota como para que pudiera “escapar” de la atracción gravitacional pero sin acelerar. Se le llama velocidad de escape y para el caso de la Tierra, independientemente del tamaño de mi pelota, es de aproximadamente 11 km/seg (si, 11 kilómetros cada segundo, no me equivoqué). Esta situación corresponde al caso en que la velocidad inicial es lo suficientemente grande para justo vencer la barrera de la gravedad y mantenerse con una velocidad constante para siempre.
El universo está en expansión. Hemos observado que las galaxias en todas las posibles direcciones se alejan de nosotros y entre ellas. Este hecho es el que motivó a bautizar al Big Bang como “bang”, que traducimos como “explosión”. Si todas las galaxias se están separando, podemos imaginar que “regresando la película” todas se irán acercando. Si la película sigue indefinidamente veremos que todas las galaxias, y por ende todo el universo, surgieron de una región muy pequeña en la que todo estaba junto y muy denso. Luego ¡boom!, el universo empezó a crecer. Se formaron los primeros átomos de hidrógenos, poco después enormes grupos de estrellas, algunos con planetas. En al menos uno de ellos se formaron microbios que terminaron en dinosaurios y que después terminaron en gallinas y loros. También se formaron algunos mamíferos y telescopios, luego electrónica y satélites que sirvieron, entre otras cosas, para darse cuenta de todo eso. Obviamente también, en esa pequeña historia de alrededor de 14 mil millones de años, surgieron cosas importantes como el béisbol y los partidos políticos que todos adoramos. Ah, y el plástico.
Pues bien, el universo fue “iniciado” con un “Big Bang” que le permitió avanzar con una velocidad inicial, algo así como mi mano lanzando la pelota. Justo después del Big Bang existen al menos tres posibilidades lógicas: al igual que la pelota, la gravedad (en este caso la atracción entre toda la materia del universo) “frena” poco a poco la expansión y el universo se “regresa”. Otra opción es que la velocidad inicial haya sido la suficiente para “escapar” y permanecer en expansión de una manera constante, es decir a un ritmo que no cambia. Por último, es posible que la expansión del universo se haga de manera acelerada, es decir, que cada vez se expanda más rápido. Esta posibilidad, recordemos, requiere que haya algo que provea de esa aceleración. Si ese fuera el caso, tendríamos que determinar qué es lo que hace que el universo se expanda cada vez más rápido.
Lo más bonito de todo es que los mamíferos que inventaron el plástico (al menos ellos, obviamente es posible que haya otros, mamíferos o no, que lo hayan hecho o lo vayan a hacer) también son capaces de medir y determinar cuál de estas tres posibilidades es la que realmente sucede. Para no hacerla de mucha emoción: el universo se está expandiendo aceleradamente. Poquito, pero aceleradamente y por ende, existe algo que está acelerando la expansión.
El ritmo con el que se expande el universo depende de la cantidad de energía existente. Por ejemplo entre más materia exista, la atracción gravitacional que frena la expansión jugará un papel más importante. Los estudios y descubrimientos más recientes nos enseñan que el universo contiene tres tipos de materia/energía: la bariónica (aproximadamente 4%) que forma todo lo que vemos (estrellas, galaxias, nosotros y el plástico), la materia oscura (aproximadamente 27%) que no podemos ver porque no interacciona con la luz, pero que medimos gracias a sus interacción gravitacional y un 69% (aproximadamente) de “algo” que hace falta para poder explicar la expansión acelerada. No sabemos qué es, solo sabemos cómo se comporta – compite con la atracción gravitacional. ¡Es un problema abierto! Para ponerle emoción y darle un nombre “sexy” le llamamos “energía oscura”.
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