Las entidades oscuras

 

Escrito por Cristiano Galbiati y publicado por Ediciones Akal en 2020 (el original es del 2018).

Nuevamente, y para no romper la tradición, al autor no lo conocía de nada, pero como el libro me lo regalaron, pues no tenía necesidad de conocerlo. El autor es profesor de física en la Universidad de Princeton y es miembro activo del experimento Borexino llevado a cabo en los laboratorios italianos de Gran Sasso. Como físico, se dedica principalmente al estudio y posible detección de la materia oscura, con lo cual, claramente, sabe de lo que habla cuando titula al libro de esa manera.

Está escrito de forma curiosa ya que no hay ningún nombre de ningún físico, ni ninguna fórmula en el libro, a excepción de un par de diagramas de Feynman (a los que ni siquiera llama por su nombre). Es una curiosidad sin la menor importancia, pero no lo había visto nunca.

El libro trata, sin ningún género de duda, de la materia y la energía oscuras, aunque hace un breve repaso a la teoría de la relatividad (especial y general) y a su "ajuste" con el modelo estandar de la física de partículas. Hace especial hincapié en un hecho crucial: "la velocidad de la luz es independiente del sistema de referencia".

Como buen científico comenta cómo va evolucionando la búsqueda de la materia oscura, y como "el descubrimiento de una galaxia sin materia oscura mina los fundamentos de las teorías modificadas de la gravedad (que son teorías que modifican sustancialmente la dependencia de la fuerza de la gravedad con el radio de acción)". Habla de las WIMP, y de los numerosos experimentos que se están llevando a cabo para intentar detectar la materia oscura (sea lo que sea). Hace mención especial a los que se están llevando a cabo en Italia (cosa normal, ya que él participa en muchos de ellos). También da buenas explicaciones sobre lo que son los isótopos y a partir de ahí, cómo se obtiene el argón de la atmósfera necesario para los experimentos y los procesos radioactivos.

Resumiendo, un libro de sólo 177 páginas que se leen de forma muy sencilla (aunque hay algunas partes cuando habla de isótopos, que se pueden hacer un poco pesadas ya que entra demasiado en detalle, pero bueno, para gustos los colores, como suele decirse) y con un formato, al menos el que tengo yo, de lujo.

Como siempre, copio un trocito:

"¿Y qué está empujando al universo a acelerar su expansión? Resumiendo, todas las mediciones modernas parecen confirmar la presencia de una entidad que tiene las características de la constante cosmológica. Una forma de energía asociada de manera intrínseca al espacio-tiempo, una energía del vacío cósmico que empuja al universo a una carrera cada vez más violenta para ocupar extensiones más extremas del espacio-tiempo: es la energía oscura, el mayor misterio de la física moderna.

¿Qué es la energía oscura? Todavía no nos es dado saberlo. La información que tenemos al respecto es muy limitada, Parece comportarse como una constante cosmológica, ya que su acción parece ser compatible con la de una forma de energía constante por unidad de espacio-tiempo e inmutable con el paso del tiempo en la historia del universo".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1

Opinión: 3

La materia oscura y los dinosaurios

Escrito por Lisa Randall y publicado por Editorial Acantilado en 2016 (el original es del 2015).

De Lisa Randall ya he comentado otros tres libros (Universos Ocultos, El descubrimiento del Higgs, Llamando a las puertas del cielo) y poco más puedo decir de ella que no haya dicho antes, salvo que me gusta su forma de escribir y explicar las cosas (algunas de ellas nada fáciles de explicar).

El título del libro ya nos indica que va a ser una especulación sobre la posibilidad de que la materia oscura tuviese algo que ver con el meteoroide que acabó con los dinosaurios. Alguien, a simple vista podría pensar que la idea es un poco absurda, pero viniendo de quien viene, merece la pena echarle un vistazo al libro y seguir el razonamiento que la llevó, a ella y a sus colaboradores, a pensar en algo así.

Como en el libro va a hablar de meteoroides y de dinosaurios, hace una buena clasificación de los distintos fenómenos producidos por objetos procedentes del espacio (todo tipo de clasificaciones, incluyendo la de los NEO tan de moda en la actualidad), de las huellas que dejan en nuestro planeta (y en otros) y de las huellas que han dejado en nuestro planeta los dinosaurios y los fenómenos atmosféricos y volcánicos. De hecho da muy buenas explicaciones geológicas para entender las marcas y procedimientos (dataciones basadas en isótopos del carbono e isótopos de vida más larga) en las que se basan los geólogos para desarrollar sus ideas sobre la historia pasada de la Tierra, y sobre las cinco grandes extinciones (incluida la k-pg que acabó con los dinosaurios).

Pero para centrarnos en nuestro entorno cósmico, primero nos introduce un poco en los supuestos orígenes de nuestro universo, comentando las tres opciones que ve ella: nuestro universo empezó con el Big Bang, el universo ha existido siempre pero eventualmente llegó a la expansión que predice la teoría del Big Bang o somos uno de los muchos universos que crecieron a partir de un universo/multiverso que siempre ha existido (cuando habla de que el universo se expande, la respuesta a ¿en qué se expande? es que no se expande en nada, que es el propio espacio el que crece). También nos explica lo que se entiende por materia y energía oscuras, y da todas las explicaciones posibles para que se entienda por qué dicen los físicos que tiene que existir materia oscura y no materia ordinaria que no vemos, como podrían ser los "macho" (entre ellas, que si hubiese demasiada materia normal que no hubiese sido observada, las predicciones de la física nuclear no encajarían con la abundancia de elementos pesados observada). Y explica lo que se sabe de ella, incluyendo el proceso llamado bariogénesis, en el cual se creó un exceso de materia sobre antimateria, una asimetría materia-antimateria. Todo, por supuesto, manteniendo un espíritu científico y crítico, con una premisa importante, que es: "que el modelo preferido funcione mejor que la única sugerencia alternativa no significa que sea necesariamente correcto". También analiza la famosa navaja de Occam y avisa de que muchas veces la explicación más sencilla no es la correcta, aunque sea la que preferimos.

Con esto y muchos más datos y explicaciones, se acerca al desarrollo de su teoría, para crear un modelo en el que un disco de materia oscura (con una serie de características especiales bien explicadas todas ellas) dentro de nuestra galaxia, podría afectar de forma casi periódica a las trayectorias de algunos objetos de la nube de Oort y lanzarlos hacia el interior del sistema solar, donde estamos nosotros. 

Resumiendo, 454 páginas que se leen de forma bastante cómoda y sin demasiadas complicaciones (las que hay, además están bastante bien explicadas). Como siempre, copio un trocito:

"Aunque confiamos en que está ahí, todavía no sabemos qué es realmente la materia oscura. Sabemos la densidad de energía promedio de la materia oscura en el cosmos (a partir del fondo de microondas); sabemos su densidad próxima (a partir de las velocidades de rotación de las estrellas en la galaxia); sabemos que es "fría", es decir, que se mueve a sólo una fracción de la velocidad de la luz (porque observamos estructura en escalas pequeñas del cosmos); sabemos que interactúa como mucho de forma extremadamente débil, tanto con la materia ordinaria como consigo misma (por la falta de resultados en búsquedas directas y en medidas como la forma del cúmulo Bala), y sabemos que no porta carga eléctrica".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1

Opinión: 4

El corazón de las tinieblas

Escrito por Jeremiah P. Ostriker y Simon Mitton y editado por Ediciones Pasado y Presente en 2014 (el original es del 2013).

Supongo que los autores habían leído a Joseph Conrad y quisieron hacer un guiño con el título, pero que nadie se asuste, que este libro es de divulgación científica, no ninguna novela (por muy buena que sea). El subtítulo ya lo deja más claro: "materia y energía oscuras: los misterios del universo invisible".

El primero de los autores es profesor de astrofísica en Princeton y el segundo es investigador en historia y filosofía de la ciencia. De la unión de ambos cabía esperar un buen libro, y, efectivamente, así ha sido.

Tal y como indica el subtítulo, el libro habla sobre la materia y la energía oscuras que se supone componen la mayoría de la "materia" del Universo (no olvidemos que, de conformidad con la famosa ecuación de Einstein, materia y energía son equivalentes, motivo este por el cual los físicos de partículas miden la masa en eV).

Lo que me ha parecido muy bien del libro es que, como casi todos los libros que pretenden explicar algo de la física actual, se remonta a tiempos pretéritos para que la narración tenga sentido (ya podían haber hecho algo similar en los colegios e institutos y seguramente habría más gente aficionada a la ciencia), pero no se recrea demasiado con la antigüedad más absoluta y, aunque habla de Copernico y Galileo, se centra más en tiempos más modernos, desde Newton hasta hoy en día. La historia que cuenta es importante a la hora de comprender de dónde han salido esas dos cosas que nadie sabe aún muy bien qué son: la materia y energía oscuras. Siempre habrá alguien que piense que se lo han sacado de la manga los físicos actuales para cuadrar las observaciones. Y en cierta medida es así, pero no del todo. Son dos conceptos que se ajustan mucho con las observaciones de distintos eventos del Universo observable, pero que, además, cuadran con los datos que se obtienen de diversos modelos teóricos. Esta convergencia de observaciones de distintos fenómenos y de explicaciones matemáticas, ajustadas mediante la existencia de esos dos elementos fundamentales del Universo, y la historia que hay detrás, desde la inclusión de los dos conceptos en la narrativa astrofísica, hasta que han sido mayoritariamente aceptados por la comunidad científica y el modelo LCDM se considera el mejor de los modelos actuales (que no se preocupe nadie que explican perfectamente lo que es ese modelo), es la que hace que todo cobre sentido y no parezca algo tan raro como realmente es.

Como digo, un libro muy bien explicado en el que hay muy pocas fórmulas, y las que hay están muy bien explicadas (nos lleva desde la ecuación de campo de Einstein, a la la ecuación deducida por Alexander Friedmann y al tiempo de Planck de una forma simplemente espectacular, muy sencilla y muy bien explicada).

Por resumir, son 276 páginas, mas dos anexos pequeños en los que da más explicaciones matemáticas pero muy bien explicadas y que se pueden seguir con unos conocimientos mínimos (sobre todo la parte de cómo se mide la masa en astronomía) que se leen de forma muy rápida y entretenida. Merece la pena leerlo para poder opinar con algo más de fundamentos sobre un tema que está siendo puesto a prueba en la actualidad.

Como siempre, copio un trocito:

"Las preguntas surgen una tras otra, sin fin, y podríamos pensar en cualquier escenario fascinante y divertido para la evolución pasada del universo, algo que han hecho prácticamente todas las culturas, pero¿cómo podríamos saber si una imagen en concreto es científicamente correcta? ¿Podría la cosmología, esa actividad de creación de mitos cómoda y especulativa en la que llevamos siglos embarcados, convertirse en una verdadera ciencia? Como hemos indicado en el prefacio, para que sea una verdadera ciencia es necesario que los escenarios cosmológicos que se nos han ocurrido sean lo bastante definidos, claros y matemáticamente precisos para poder ponerlos a prueba empíricamente. Las pruebas deben ser lo bastante precisas y limpias para que se pueda demostrar si una determinada imagen teórica es incorrecta. La teoría debe ser "falsable", esto es, refutable; tiene que ser posible demostrar, ya sea mediante observación o mediante experimentación, que es errónea".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1-2

Opinión: 4-5

El telescopio de Einstein

Escrito por Evalyn Gates y publicado por Alba Editorial en 2011 (aunque el original es del 2009).

El libro tiene una continuación del título que describe perfectamente de lo que va a tratar: "en busca de la materia y energía oscuras del universo".

Está escrito por Evalyn Gates (que reconozco que no había oído hablar de ella hasta que me interesé por este libro) que es una doctora en física de partículas que, entre otras cosas, ha sido directora de astronomía del Planetario Adler de Chicago (vamos, que de estos temas sabe algo).

En principio, lo de "el telescopio de Einstein" no lo tenía muy claro, no sabía si era algo basado en un principio físico o una forma de hablar, pero definitivamente, como muy bien explica en el libro, hace referencia a la curvatura de la luz en presencia de objetos masivos, de tal forma que ese efecto se puede usar como un telescopio que nos permite ver galaxias lejanas que de otra forma serían demasiado débiles como para poder verlas sin el efecto de distorsión espacio-temporal que produce la presencia de objetos masivos en el camino que recorre la luz desde la galaxia que la emitió hasta el planeta en el que vivimos. Explica el fenómeno con total claridad y muestra, en una serie de fotos a color en el centro del libro, los distintos efectos que pueden aparecer al ocurrir estos fenómenos de curvatura de la luz (tengo que decir que las fotos son muy curiosas y merece la pena echarles un vistazo con tranquilidad).

Basándose en este fenómeno, y en nuestro conocimiento del mismo, las cosas empiezan a complicarse (como suele ocurrir en esta materia) y de un sitio vamos a otro y como por obligación surgen tanto la energía oscura como la materia oscura. De una forma natural, que parece que no se entiende por qué no se le había ocurrido a alguien antes, pero de repente nos encontramos tratando de localizar y entender cosas que no sabemos lo que son, ni dónde están y nos obligan a desarrollar tanto la física teórica (para intentar generar modelos que expliquen lo que observamos) como la técnica experimental, para intentar detectar lo indetectable. Es la misma óptica gravitatoria utilizada para observar galaxias lejanas, la que se está usando actualmente para detectar planetas extrasolares con éxito indiscutible.

En el capítulo dedicado a la expansión cósmica pone la ecuación de Einstein de la relatividad general y hace una explicación bastante sencilla de la misma.

Sí, ya se que no parece sencilla (ni lo es), pero sigue siendo sorprendente (por mucho que la notación sea tensorial, con todo lo que eso implica), que una teoría tan compleja (en todos los niveles), se pueda resumir en una sóla ecuación (aunque sea una forma compactada de muchas).

También, entre otras cosas, da una muy buena explicación sobre la teoría inflacionaria de Alan Guth y cómo esa teoría resolvía de golpe varios de los problemas más serios de la astrofísica, como son el de los monopolos magnéticos, el de la planitud del universo y el famoso problema del horizonte (tres en uno, no se si al final será correcta la teoría, pero hay que reconocer el mérito de la misma). Se mencionan y explican también las ondas gravitatorias (sí, esas que no terminamos de saber si se han detectado o no) y multitud de conceptos que explican o intentan explicar el sitio en el que vivimos.

En fin, que son 357 páginas que hay que leer con tranquilidad, no por la dificultad de la lectura, si no porque explican muchas cosas y aportan muchos datos (sobre todo para los que, como yo, no sepan mucho de óptica gravitatoria), pero que merece la pena ser leído.

Como siempre, copio un trocito:

"Hemos aprendido cosas asombrosas. El universo tiene 13.700 millones de años, una temperatura media sólo tres grados sobre el cero absoluto, y es plano. La inmensidad del espacio que hoy vemos lleno de cientos de miles de millones de galaxias era un caldo de energía de densidad casi infinita que empezó a expandirse y enfriarse desde su mismo comienzo. El propio espacio se expande en un gran estiramiento cósmico que recientemente ha dado otra vuelta de tuerca: la expansión se acelera. Por lo demás, el universo es oscuro. La energía oscura (72 por ciento) y la materia oscura (23 por ciento) dominan el inventario del cosmos; la materia normal, que comprende todo lo que hemos podido sostener con nuestras manos o examinar con nuestros instrumentos, no es más que el tercer elemento en importancia y sólo representa el cinco por ciento de cuanto existe."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 2 (hay que estar atento).

Opinión: 4

PD (añadida el 12/03/15): Sobre este asunto acaba de salir una noticia