Cosmos

Misterios del universo: Viaje al lado oscuro de la física

Federico Kukso 28 / Jul / 19
Agujeros negros, materia y energía oscura: por qué los científicos están tan atraídos por la oscuridad a la hora de nombrar conceptos, fenómenos y para pensar el universo

En 1665, mientras la peste esparcía lo muerte y la desesperación por Europa, un joven petulante y solitario de 22 años disecó la luz. Refugiado en la casa de campo de su madre, Isaac Newton tomó una de los ingredientes fundamentales para la vida e hizo pasar un rayo por un prisma, descomponiéndolo en ese acto en sus partes constituyentes, el espectro visible: los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

Fue una verdadera revolución cromática. Y no solo por las futuras implicaciones científicas de su descubrimiento que recién le comunicaría al mundo años más tarde. Hasta entonces, desde hacía milenios, el negro poseía el estatus de un color por derecho propio. Y uno importante.

En el antiguo Egipto, era considerado el color de la fertilidad, pues se lo asociaba a la tierra. Para los muertos, era el signo o la promesa del renacimiento. Por eso, las divinidades relacionadas con la muerte casi siempre se pintaban de negro, como Anubis, el dios-chacal embalsamador que acompaña a los muertos hasta la tumba. Se admiraba, incluso, a ciertos animales de plumas o pelos oscuros. Por ejemplo, el cuervo, que en la Roma antigua era utilizado para la adivinación.

Muchos abrazaban al negro pues representaba la humildad, la templanza, la autoridad o la dignidad. Aún no existía el nexo con la muerte o el pecado. Fue el cristianismo que instauró alrededor del año 1000 al negro como símbolo de las fuerzas del mal, del caos primordial, de la noche y la muerte. A partir de entonces, la luz fue considerada la fuente de la vida, la manifestación divina y algunos siglos después la metáfora de la razón.

Después del siglo XI, como recuerda el antropólogo francés Michel Pastoureau, el negro se retiró de la vida cotidiana. El discurso de teólogos, las prácticas litúrgicas y funerarias, las costumbres caballerescas, las banderas de los piratas y los primeros códigos heráldicos convergieron para hacer del negro un color siniestro, mortal. Solo los monjes benedictinos mantuvieron la tradición que proclamaba las antiguas virtudes de un color por entonces despreciado, rechazado o condenado como el color infernal.

Al descubrir el espectro en el siglo XVII, Newton estableció un nuevo orden de colores dentro del cual ya no había lugar ni para el negro ni para el blanco. Los exilió de la paleta cromática: desde entonces ni siquiera se los considera colores.

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Isaac Newton pasó un rayo por un prisma, descomponiéndolo en las partes constituyentes del espectro visible: los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta | Foto: Especial

Miedo a las tinieblas

Además de asociarse con la enfermedad —la expresión Muerte Negra generalmente se refiere a la gran epidemia de peste bubónica que barrió Europa entre 1346 y 1350—, el negro y la oscuridad fueron vinculados con la ignorancia, con el desconocimiento, el atraso. El término “Edad Oscura”, de hecho, fue establecido en los siglos XVII y XVIII por historiadores como Edward Gibbon para denominar al período iniciado en el año 476 con la caída del Imperio Romano de Occidente.

Para entonces, esta concepción de un período de "oscuridad intelectual" —la Edad Media—se oponía al amanecer que representaba el Renacimiento y la Ilustración. Hoy está en desuso pero de alguna manera la oscuridad permanece anclada en nuestra imaginación.

Siempre hemos tenido miedo a la oscuridad. En especial porque no somos estrictamente animales nocturnos", destaca Pastoureau en su fenomenal libro Negro, historia de un color. "Hemos temido sus peligros, las criaturas que viven y se esconden allí. Estos temores provienen de muy, muy atrás, de los períodos en que los humanos aún no dominaban el fuego o, en parte, la luz".

Donde se aprecia su supervivencia es en el vocabulario científico. En especial, el de la física: agujeros negros, materia oscura y energía oscura imperan como conceptos que no solo designan fenómenos extraños de la naturaleza. También exhiben nuestro desconcierto ante ellos.

"Las prácticas científicas de nominación no son neutras o insignificantes respecto de la comprensión de las ideas", señala el filósofo de la ciencia Vincent Bontems, co-autor del libro Las ideas negras de la física (Editorial Autoría). "Por el contrario: la elección de las palabras tiene en general una importancia enorme y forma parte integrante del trabajo de la ciencia".
 

Con el cristianismo, lo negro fue asociado a lo demoníaco. La pintura es de Robert de Boron, l'Istoire de Merlin, 1480-1485
Foto: BnF

Ogros cósmicos

No hay objeto cósmico más intrigante en la cultura popular. Son misteriosos, extraños, rarezas que expanden nuestra fascinación con lo desconocido. El físico teórico Kip Thorne escribió alguna vez:

Como los unicornios y las gárgolas, los agujeros negros parecen pertenecer más al reino de la ciencia ficción y a los mitos antiguos que al universo real”.

No siempre tuvo ese nombre tan galante. En 1783, la persona que sugirió su existencia —un párroco rural llamado John Michell— se refería a estas singularidades como “estrellas oscuras”, o sea, soles lo suficientemente masivos y compactos con un campo gravitatorio tan intenso que la luz no podría escapar de ellos. Anidaba en esa primera denominación el germen del misterio.

Ya en el siglo XX, fueron conocidos como estrellas congeladas o estrellas colapsadas. Los escritores de ciencia ficción seguían con atención estas noticias. En el episodio "Mañana es ayer" de Star Trek, la nave espacial Enterprise se encuentra con una "estrella negra" invisible cuya inmensa fuerza de atracción gravitatoria atrae peligrosamente a la nave.

Hasta una conferencia en Nueva York en julio de 1967 en la que el físico John Wheeler —a quien también se le atribuye el concepto de "espacio-tiempo"— les otorgó su nombre oficial, inspirándose en un antiguo calabozo conocido como “Agujero negro de Calcuta”, donde las tropas indias mantuvieron a prisioneros de guerra ingleses a mediados del siglo XVIII.

Estos violentos ogros cósmicos de gravedad tan intensa que rasgan el tejido del tiempo y el espacio, tragándose estrellas enteras y sin dejar que nada escape de sus garras, simbolizan la captura irreversible de la luz que se creía incapturable, libre por esencia. Pero, como advirtió Stephen Hawking, hay un problema con esa definición: “De 1970 a 1974 me consagré fundamentalmente a los agujeros negros. Fue en 1974 cuando quizá hice mi descubrimiento más sorprendente: ¡los agujeros negros no son completamente negros!”. Es decir, emitirían una energía débil —conocida justamente como radiación de Hawking— que hacen que no sean del todo oscuros.

Aún así —y quedó demostrado con la reciente primera imagen tomada recientemente por el Event Horizon Telescope— estos caníbales del espacio definitivamente están a la altura de su reputación. Monopolizan la atención, invaden la ciencia ficción e integran el lenguaje común y la cultura general. Como todo lo que se asocia con lo negro: son misteriosos y desconcertantes, son monstruosos.
 

La imagen que obtuvo el proyecto Event Horizon Telescope fue del agujero que se encuentra en la galaxia M87, a 50 millones de años luz de distancia
Foto: NASA

7000 formas de ver el mundo

Desde hace mucho tiempo se especula con que el idioma que hablamos moldea nuestra percepción. Los lingüistas le han prestado especial atención al tema desde la década de 1940, cuando un lingüista estadounidense llamado Benjamin Lee Whorf estudió Hopi, un idioma nativo americano que se habla en el noreste del estado de Arizona. A partir de sus investigaciones, Whorf afirmó que los hablantes de Hopi y los hablantes de inglés ven el mundo de manera diferente debido a las diferencias en su idioma. Es decir, la gramática o el vocabulario de una lengua impone a sus hablantes una forma particular de pensar.

Conocida formalmente como "relatividad lingüística", la hipótesis afirma que el lenguaje no solo expresa ideas, sino que las moldea activamente, determinando cómo entendemos el mundo que nos rodea.

Nuevos experimentos hicieron que en los últimos años muchos investigadores ahora crean que el lenguaje juega un papel en algunos aspectos de la actividad cognitiva, pero la evidencia sigue siendo poco clara.

El lenguaje es una de esas habilidades mágicas que tenemos los humanos. Podemos transmitir pensamientos complejos entre nosotros", dice científica cognitiva Lera Boroditsky.

"Gracias a esta habilidad, los humanos podemos transmitir nuestras ideas a través de grandes dimensiones de tiempo y espacio. Las personas que hablan diferentes idiomas les prestan atención a diferentes cosas, dependiendo de las necesidades de la lengua. La diversidad lingüística es que nos revela lo ingeniosa y flexible que puede ser la mente humana. La mente humana ha creado no uno, sino 7000 universos cognitivos, 7000 idiomas".
 

Ilustración de la trayectoria de la estrella S2 a medida que se acerca al agujero supermasivo del centro de la Vía Láctea
Foto: ESO / M. Kornmesser

Universo desconocido

Los científicos no están exentos a estas manipulaciones imperceptibles. Al fin y al cabo, como el resto de los seres humanos, están atravesados por el lenguaje: piensan con palabras. 
Y los términos designados no son inocentes.

En un medio competitivo como se ha convertido la investigación científica durante la segunda mitad del siglo XX no basta con hacer un gran descubrimiento", dice el astrofísico Roland Lehoucq. "Hay que darle un nombre que llame la atención de los pares y asegure su irradiación en el campo de investigación, incluso más allá de él".

Eso se ve en la cada vez más concurrida "zoología cuántica". Desde el gato de Schrödinger hasta las palomas de Tollaksen, el pez de Dirac o el tigre de Gamov, las metáforas animales abundan en la mecánica cuántica.

En el caso de lo oscuro y negro tiene un efecto simbólico en el lenguaje: denotan algo que está decididamente escondido, lo que falta, lo que intriga. No pocos poetas han asociado la oscuridad nocturna con la angustia, el silencio, el frío, el vacío y otras metáforas de ausencia y soledad.

"Hay un uso interesante en el mundo de la ciencia", escribe el periodista Sean Kalinich. "Cuando no se puede explicar o caracterizar algo, entonces se agrega 'oscuro' (dark) después de la palabra habitual".

Uno de los descubrimientos más sorprendentes del siglo XX fue que la materia visible que conforma los planetas, estrellas, galaxias y nuestros cuerpos constituye menos del 5 por ciento de la masa del universo. El resto parece estar hecho de una misteriosa sustancia invisible llamada materia oscura (25 por ciento) y una fuerza que repele la gravedad conocida como energía oscura (70 por ciento).

Al estudiar la velocidad de las galaxias, en 1933 el astrónomo suizo Fritz Zwicky fue el primero en inferir la existencia de esta "materia oscura" en el cosmos que denominó en alemán dunkle Materie, aunque hasta 1980 aún se la llamaba “masa perdida(“missing mass”) o “masa no visible” (“unseen mass”).

Todavía figura entre los principales misterios de la ciencia. Esta sustancia escurridiza que impregna el universo excita la imaginación de los científicos, quienes repiten que su nombre es incorrecto pues más que negra es invisible.

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Simulación de la materia oscura | Ilustración: NASA

Su oscuridad, más bien, es simbólica: remite tanto a la imposibilidad de detectarla a través de métodos clásicos como al desconocimiento de su naturaleza. "Tal vez alguna confusión se encuentra en el nombre", indica la física Lisa Randall. "La materia oscura debería llamarse realmente materia transparente porque, como ocurre con todas las cosas transparentes, la luz simplemente pasa a través de ella. A pesar de su invisibilidad, la materia oscura ha sido fundamental para la evolución de nuestro universo y para el surgimiento de estrellas, planetas e incluso de la vida".

Los científicos aún no han podido observarla —no interactúa con la materia normal, ni absorbe, refleja ni emite luz— pero saben que está debido a los efectos gravitacionales que parece tener sobre las galaxias.

"Nos hemos asomado a un mundo nuevo y hemos visto que es más misterioso y más complejo de lo que hemos imaginado", afirmó la astrónoma Vera Rubin, quien encontró la primera evidencia de existencia de esta materia no luminosa. "Todavía hay más misterios en el universo ocultos. Su descubrimiento espera a los científicos aventureros del futuro".

La energía oscura es aún más enigmática. A falta de un nombre mejor, la expresión dark energy fue introducida en 1998 por los cosmólogos Doug Huterer y Michael Turner para designar la causa posible de la aceleración y de la expansión del universo.

Todos los colores transmiten tabúes, códigos y prejuicios", señala Michel Pastoureau. "Cada uno conduce sentidos ocultos, códigos, tabúes, prejuicios a los que obedecemos sin saberlo".

En el caso de la energía oscura, tanto el nombre como el fenómeno que designa se alinean: se trata de una fuerza repulsiva que se opone a la gravedad, que supera todo lo que existe, que gobierna el destino del cosmos, que no puede explicarse por la física conocida y que, en especial, evoca en boca de los científicos las palabras más maravillosas de la ciencia: "No tenemos idea (todavía)".

Autor: Federico Kukso
Periodista científico independiente. 2015-16 Knight Science Journalism Fellow at MIT. Escribe sobre ciencia, tecnología y cultura para publicaciones como La Nación (Argentina), Undark (MIT), Muy Interesante Argentina, Agencia Sinc (España), Scientific American (Estados Unidos), Brando, Le Monde Diplomatique, Suplemento Soy de Página 12 (Argentina), Bank Magazine, entre otras. Fue editor de las secciones de ciencia en diarios como Página 12, diario Crítica de la Argentina y subeditor de la sección Ideas en la Revista Ñ (Clarín). Autor de los libros: Todo lo que necesitás saber sobre Ciencia y Dinosaurios del fin del mundo, entre otros.