La construcción de un Universo

Hay un problema que está desorientando a los astrónomos y que Changbon Park, un licenciado de la Universidad de Princeton, ha abordado hace poco de una manera apasionante utilizando un ordenador.

El problema es el siguiente: al estudiar la radiación débil de microondas que llega de todas direcciones, los astrónomos se han convencido de que el Universo empezó como un pequeño objeto que se expandió ampliamente. Esta radiación es tan exactamente igual en todas direcciones que es necesario suponer que el pequeño objeto inicial era homogéneo, perfectamente uniforme y no tenía ningún grupo. A medida que se expandía, quizá debería de haber permanecido uniforme y pudo haber originado un Universo que consistía en una bola de gas regular.

No fue así. Se rompió en grumos que se convirtieron en galaxias y las galaxias a su vez se rompieron en grumos que evolucionaron a estrellas individuales. Esto se podría explicar si las galaxias estuvieran repartidas de manera uniforme en el Universo, pero no lo están. Existen en cúmulos y en cúmulos de cúmulos.

Además, las galaxias forman largas líneas y curvas que rodean enormes «vacíos» dentro de los cuales prácticamente no hay galaxias. Parece que el Universo fuera una enorme esponja de estructuras galácticas que rodean agujeros.

¿Cómo llegó el Universo a adoptar esta forma? ¿Qué forzó a la materia, en su origen uniformemente repartida, a adoptar una forma tan extrañamente desigual?

En el Universo hay cuatro tipos de fuerzas que controlan el modo en que los objetos se influyen mutuamente. Una o más de ellas deben de haber dado forma al Universo. De las cuatro fuerzas, dos -la fuerza nuclear fuerte y la débil- actúan sólo dentro del núcleo atómico y no afectan al Universo en conjunto. Una tercera, la fuerza electromagnética, se extiende hacia el exterior a lo largo de años luz, pero tiene capacidad tanto de atraer como de repeler, y las dos tendencias se disponen prácticamente en equilibrio, produciendo un efecto mínimo sobre el Universo en conjunto.

Significa que sólo actúa la fuerza gravitatoria y los astrónomos buscan un modo en el que la gravitación sola pueda dar forma al Universo. Se puede conseguir, pero según los cálculos se tarda mucho tiempo. Los astrónomos estiman que algunos de los cúmulos más grandes sólo se podrían haber formado por acción de la gravedad después de un período de tiempo varias veces mayor que la edad real del Universo.

Por supuesto, la gravitación probablemente tiene más fuerza de la que esperamos. Sólo podemos observar estrellas y galaxias, pero hay pruebas de que existe aún más fuerza gravitatoria que ésa. Hay «materia oscura», cuya naturaleza desconocemos, que puede integrar hasta un 90% o más de toda la materia del Universo. No obstante, incluso teniendo esto en cuenta, no parece posible que el Universo se pudiera concebir en su forma actual sólo a través de la acción de la gravedad, y, sin embargo, no se cuenta con algo más. Éste es el dilema al que los astrónomos tienen que hacer frente en la actualidad.

Pero no es suficiente trabajar con suposiciones y ecuaciones sobre el papel. Ha de resultar útil intentar un ataque más directo: formular efectivamente un Universo sólo por gravedad y observar lo que sucede. Naturalmente esto no se puede llevar a cabo en la realidad. Pero una programación ajustada podría permitir a un ordenador simular la construcción de un Universo. Esto es lo que trató de hacer Park, de la Universidad de Princeton, y presentó sus resultados en febrero de 1990.

Park inició un Universo que medía 200 millones de años luz de ancho. Dentro de esta área colocó dos millones de partículas matemáticas que representaban grumos de materia ordinaria: la materia que compone estrellas y galaxias. Añadió también otros dos millones de partículas de materia oscura. Después programó el ordenador para que las partículas se pudieran mover como si cada una de ellas fuese atraída por el efecto gravitatorio de todas las demás, según las reglas conocidas del funcionamiento de estas fuerzas.

Era la mayor simulación nunca realizada y, fijémonos bien, en la pantalla del ordenador los puntos de materia se reunían en estructuras que parecían galaxias ordenadas en líneas curvas alargadas que rodeaban unas zonas vacías en las que había muy pocas o ninguna. En resumen, la simulación producía algo parecido al Universo que existe en realidad.

Por supuesto, incluso el hecho de Park no sirve más que para probar los comienzos de una respuesta. Sería importante trabajar con un «Universo» mucho mayor y estaría bien utilizar no millones de partículas sino miles de millones o incluso billones. Además, habría que comprobar la programación y asegurarse de que las suposiciones previas a las instrucciones eran válidas.

No obstante, hay astrónomos que trabajan para llevar a cabo simulaciones mayores y quizá más válidas y puede que, por consiguiente, se puedan construir universos más precisos y comparar los resultados con la realidad.

Esto sólo se ha llevado a cabo recientemente gracias a los nuevos superordenadores. Los ordenadores más potentes que están en camino pueden ayudar a resolver problemas todavía más espinosos.