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Ciencia y tecnología 19 jun 2016

Buscando las semillas de las galaxias

«La cosmología ha cambiado enormemente en los últimos sesenta años. A principios de siglo se aceptaba sin dudar que el universo era esencialmente uniforme y estático. (…) La mayoría prefería creer que el universo había existido desde siempre, porque así se evitaban preguntas extrañas sobre las condiciones iniciales y sobre qué había antes del inicio».

Estas frases fueron escritas en 1982 por el físico británico Stephen Hawking en la introducción del volumen de conclusiones de un congreso que había coorganizado ese año en Nuffield, Reino Unido, y que había congregado a algunos de los principales físicos teóricos del planeta.

El gran cambio en la cosmología al que se refiere Hawking es la consolidación del modelo del big bang: un nuevo descubrimiento había demostrado que en el pasado todo había estado comprimido en punto microscópico denso y caliente, que en cierto momento empezó a expandirse. Pero aunque eso parecía estar claro, seguía habiendo cuestiones nada triviales sin resolver, y de ahí el congreso de Nuffield.

Una de estas cuestiones era el origen de las galaxias. ¿Cómo y por qué había empezado a acumularse toda esa materia? Hawking presentó en Nuffield una predicción al respecto: fue un fenómeno previsto por la física cuántica, las llamadas fluctuaciones cuánticas, las que generaron en el universo recién nacido las semillas de materia que acabarían convirtiéndose en las galaxias. Un año antes otros dos físicos, los rusos Viatcheslav Mukhanov y Gennady Chibisov, habían llegado a la misma conclusión por una vía diferente.

Imagen de Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov, premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la Universidad de Oxford

Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov, premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas. Foto de Carlos Luján / XL Vocento

La misma física que se ocupa de la estructura microscópica de la materia puede explicarla estructura de todo el universo — Mukhanov

Nadie creía entonces que llegara a demostrarse la existencia de las fluctuaciones cuánticas. Pero a finales de los ochenta, poco después de las predicciones de Mukhanov y Chibisov (fallecido en 2008), y de Hawking, varias generaciones de sofisticados y sensibles telescopios empezaron a aportar precisamente los datos que demandaban los teóricos… y que han acabado confirmando la teoría. Hawking y Mukhanov son por ello ganadores del Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas.

La genialidad de estos físicos —ha explicado el jurado— fue conectar la física cuántica, que describe el comportamiento de la materia a escala de lo muy pequeño, con la cosmología. Como explica el propio Mukhanov: «llegamos a la idea de que la misma física que es responsable de la estructura de la materia a escalas muy pequeñas, de los átomos, puede ser responsable también de la estructura a gran escala. Esto parece una locura, pero nos dimos cuenta de que en el pasado el universo era extremadamente pequeño, y por eso la física cuántica podía explicar cómo se formaron los embriones de las galaxias».

Recreación gráfica del Big Bang / LLacertae/Flickr/Creative Commons

Viatcheslav Mukhanov (Kanash, antigua URSS, 1952) es hoy catedrático de Cosmología en la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, Alemania. No pudo imaginar «ni en mis mejores sueños», dice, que sus predicciones serían demostradas experimentalmente, y asegura que es emocionante el que lo hayan sido.

De niño, Mukhanov, se interesó por la física; «no por las clases del colegio, que no eran nada buenas», sino gracias a una magnífica librería en la que compraba libros de grandes físicos simplemente «por placer intelectual, sin intención de llegar a ser un científico». Nadie en su familia había ido antes a la universidad. Pero entonces el matemático ruso Andrei Kolmogorov fundó en Moscú una escuela matemática para chicos de provincia con talento, y a ella accedió Mukhanov a los diecisiete años. Su interés por «el cielo, las estrellas y la relatividad general» le llevaron a formar parte del grupo liderado por Vitali Ginzburg, premio Nobel en 2003.

En 1981 publicó su trabajo con Chibisov cuando aún era estudiante de doctorado en un grupo con grandes físicos teóricos, entre ellos Yakov Zeldovich, uno de los creadores de la bomba atómica: «Yo no trabajabapara hacer feliz a los experimentos, trabajaba para hacer feliz a Zeldovich», ha dicho en tono de broma Mukhanov. El ambiente en su centro, aún bajo el régimen de la Unión Soviética, era de gran libertad científica.

A principios de los noventa —iniciado ya el desmoronamiento de la URSS— Mukhanov obtuvo un puesto como investigador posdoctoral en la ETH de Zúrich, donde permanecería cinco años hasta incorporarse a la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich.

Imagen del Satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, que demostró el origen de las galaxias predico por Hawking y Mukhanov, Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento

El satélite Planck de la Agencia Espacial Europea confirmó en 2013 el origen de las galaxias que Hawking y Mukhanov habían demostrado teóricamente a principio de los años ochenta.

Necesitamos mas rigor intelectual en la vida pública para ayudarnos a abordar los desafíos globales — Hawking

Stephen Hawking (Oxford, Reino Unido, 1942) ingresó en el University College de Oxford a los diecisiete años, si bien no destacó por sus resultados académicos. De hecho para lograr su objetivo de estudiar cosmología tuvo que complementar sus resultados poco excelentes en las pruebas escritas con una exposición oral.

En 1962 entró en la Universidad de Cambridge atraído por la presencia de Fred Hoyle, gran pionero de la cosmología actual y a la sazón defensor de la teoría cosmológica opuesta al big bang, expresión que él mismo acuñó precisamente en clave de burla.

Apenas un año después le fue diagnosticada una enfermedad de las neuronas motoras, que según los médicos no le permitiría vivir más de dos años. Hawking siguió no obstante con su investigación, que le convertiría en uno de los físicos teóricos de mayor prestigio mundial.

En 1979 accedió a la Cátedra Lucasiana de Matemáticas de la Universidad de Cambridge, creada en 1663 y cuyo segundo titular fue Isaac Newton. Desempeñó este puesto hasta su jubilación en 2009. Después se convertiría en director de investigación en el Centro de Cosmología Teórica de esta misma universidad. Hawking es además autor de superventas de la divulgación, como Breve historia del tiempo.

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