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A una velocidad de 12,24 kilómetros por segundo, la Pioneer 10 continúa en estos momentos viajando por el espacio interestelar, dirigiéndose a Aldebarán, la estrella roja que forma el ojo del toro en la constelación de Tauro.
La cosa más maravillosa que podemos experimentar es el misterio, fuente del verdadero arte y la verdadera ciencia…
Abert Einstein
Clasificación científica: Inexplicable
Los Expedientes X de la Ciencia
Por José Rafael Gómez
joserafael.gomez@gmail.com
Existe una cantidad inmensurable de hechos que se producen por causas que la Ciencia ignora, pues el hombre lleva muy poco tiempo estudiando científicamente el Universo donde vive y en ello no hay nada misterioso. Ahora bien, cuando suceden hechos que según los conocimientos científicos no deberían ocurrir, hechos que no encajan en la lógica científica preexistente, entonces es cuando hablamos de “anomalías científicas”. Y es en ellas donde reside la auténtica esencia del misterio, del Misterio con mayúscula.
Algo desconocido está frenando a las sondas interplanetarias cuando salen del Sistema Solar. Algo inexplicable está afectando al movimiento de las estrellas haciendo que roten con igual velocidad en el centro de las galaxias que en su exterior y eso no debería ocurrir según las propias leyes de la Física.
Algún factor que ignoramos acelera la expansión del universo. Y existe lo que podría llamarse “un cierto tipo de telepatía cuántica” inexplicable, entre algunas partículas subatómicas.
Sí, aunque nos parezca sorprendente, la Ciencia tiene sus propios fantasmas.
La anomalía Pioneer
En 1980 John D. Anderson, un veterano astrónomo del Jet Propulsión Laboratory, se encontraba analizando los datos de las trayectorias seguidas por las sondas Pioneer 10 y 11, intentando encontrar algún indicio de la presencia del Planeta X (Ver más adelante en este mismo artículo). Su búsqueda no dio resultado, no pudiendo ser utilizado su estudio para demostrar la existencia de este planeta. Sin embargo, Anderson y su equipo detectaron algo que no les encajaba: las naves no estaban donde debían estar. En realidad era como si algo las estuviera frenando. Usando un software de navegación basado en la Ley de la Gravedad de Newton, se esperaba que las Pioneer estuvieran en una determinada ubicación, pero cuando se las situaba por radio localización Doppler, no estaban donde debían. Aún más, pese a estar en lugares casi opuestos del sistema solar debido a sus diferentes trayectorias, ambas naves sufrían un efecto idéntico. Estaban siendo afectadas por una fuerza que les producía una desaceleración en dirección al Sol de un nanómetro por segundo al cuadrado, lo que hace que en la actualidad se hallen casi 500.000 Km. más cerca de lo esperado ¡una distancia superior a la que separa la Tierra de la Luna!
Ante lo incongruente del asunto, los científicos pensaron que este fenómeno se producía por algún suceso circunstancial que hubiera afectado a las Pioneer, suponiendo que en posteriores mediciones esta aceleración negativa desaparecería.
Pero no lo hizo.
En un artículo publicado por The Planetary Society, Anderson relata así lo sucedido:
“Cuando los modelos teóricos no se ajustan a los datos experimentales, la práctica científica estándar consiste en buscar una razón para la discrepancia. Por ello nos embarcamos en un programa para estudiar la extraña aceleración negativa. Estudiamos las propias naves buscando una explicación técnica relacionada con su estructura pero, después de analizar todos los sistemas, los datos seguían mostrando una aceleración anómala hacia el Sol, aún cuando las Pioneer ya se encontraban viajando fuera del Sistema Solar.”
Pese a lo extravagante del hallazgo o quizás por eso mismo, durante la década de los años 80 la comunidad científica no prestó mayor atención al asunto, pensando en muchos casos que la extraña aceleración negativa podría estar causada por el diseño de las naves o incluso ser un error de medición del propio equipo investigador. Pero al ver que la anomalía persistía, poco a poco se han ido involucrando más científicos en la búsqueda de las causas. Auspiciada primero por la NASA y después también por la Planetary Society la investigación ha recuperado decenas de gigabytes de datos sobre las trayectorias seguidas por ambas naves a lo largo de los años, se han contratado equipos de científicos independientes para ver si analizando las trayectorias llegaban a las mismas conclusiones, se ha contado con la colaboración de ingenieros jubilados que participaron en el programa Pioneer en los años 70, en definitiva, se le ha dado a la investigación la categoría de “alta prioridad” que se le había negado hasta ahora. Pese a ello, aún no se ha encontrado una causa para el comportamiento de estas naves.
La “anomalía Pioneer” 28 años después de haber sido descubierta, sigue sin tener explicación.
Cuadro adjunto 1
Las sondas Pioneer 10 y 11 fueron lanzadas al espacio en 1972 y 1973 respectivamente con la misión de llegar hasta Júpiter –la Pioneer 10- y hasta Júpiter y Saturno –la Pioneer 11- para luego salir del Sistema Solar en direcciones opuestas. Cumplieron su misión a la perfección, siendo las primeras naves que atravesaron el Cinturón de Asteroides, las primeras en fotografiar de cerca Júpiter y Saturno enviando gran cantidad de datos de estos planetas y las primeras en la historia de la humanidad en abandonar el Sistema Solar.
Mientras viajaba hacia el exterior de nuestro sistema estelar, la Pioneer 10 fue utilizada por los científicos de la NASA para un experimento de mecánica celeste. Al seguir cuidadosamente su trayectoria, los astrónomos podrían detectar un inesperado tirón gravitacional que evidenciara la presencia del largamente debatido Planeta X. Finalmente, la investigación no encontró ningún planeta desconocido pero si detectó un extraño comportamiento en las naves: algo las estaba frenando.
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A una velocidad de 12,24 kilómetros por segundo, la Pioneer 10 continúa en estos momentos viajando por el espacio interestelar, dirigiéndose a Aldebarán, la estrella roja que forma el ojo del toro en la constelación de Tauro.
La Materia Oscura
Aunque son términos cada día más utilizadaos por cosmólogos y divulgadores, lo cierto es que la materia oscura, hoy por hoy, no es más que una hipótesis que los científicos usan para poder explicar lo inexplicable. Veamos por qué.
Cuando en 1933 el astrofísico búlgaro Fritz Zwicky, del Instituto Tecnológico de California estudiaba el movimiento de las galaxias del cúmulo de galaxias Coma, detectó algo que no encajaba: las galaxias se movían a una velocidad que no correspondía con la fuerza de gravedad total que debía haber en ese grupo local de galaxias. Para explicar esa velocidad anómala, Zwicky supuso que en aquel cúmulo debía haber mucha mas materia de la que se veía y esa suposición fue el origen del concepto “materia oscura”.
Aunque posteriormente otros astrofísicos también han recurrido a la materia oscura para explicar las velocidades anormalmente altas detectadas en la rotación de estrellas alejadas del centro de sus respectivas galaxias (ver cuadro adjunto 2), lo cierto es que hasta ahora no ha sido hallada tal materia oscura y las anomalías observadas podrían responder a otras causas. La única verdad es que, por el momento, los científicos no tienen una explicación para las velocidades de rotación de las estrellas en sus galaxias ni de las galaxias en sus cúmulos de galaxias.
De existir la materia oscura, sólo aproximadamente el 5% de la densidad de materia total en el Universo (inferido de los efectos gravitacionales) sería visible directamente para nosotros, con nuestros medios técnicos actuales. Se piensa que en torno al 23% está compuesto de materia oscura y el 72% restante sería energía oscura, un componente incluso más extraño, distribuido difusamente en el espacio.
Sin embargo, otras hipótesis que tratan de explicar las anomalías gravitatorias observadas proponen que quizás la causa esté en que la gravedad funciona en largas distancias de manera diferente a como lo suponemos actualmente.
Como señaló el astrofísico David B. Cline en un artículo publicado en Scientific American, a día de hoy debemos entender que los nombres “materia oscura” y “energía oscura” (que veremos a continuación) sirven principalmente como expresiones de nuestra ignorancia, casi como las zonas que en los primeros mapas eran etiquetadas como "Terra Incognita".
Cuadro adjunto 2
Los planetas al dar vueltas alrededor del Sol, lo hacen a distintas velocidades de traslación, siendo más rápidos los más cercanos a la estrella y más lentos los más lejanos. Así, por ejemplo, el tiempo que tarda Mercurio en dar una vuelta completa alrededor del Sol es de 87 días y 23,23 horas viajando a una velocidad orbital media de 47,8 Km/s, sin embargo Neptuno tarda 164 años 288 días y 13 horas moviéndose a una velocidad orbital media de 5,4 Km/s y este es el comportamiento esperable de cualquier cuerpo que gire alrededor de otro que posea mayor masa. Pues bien, cuando en 1970 la joven astrónoma Vera Rubin del Departamento de Magnetismo Terrestre del Carnegie Institution of Washington se dispuso a medir las velocidades de traslación de estrellas situadas en galaxias en espiral (como nuestra Vía Láctea) quedó completamente anonadada: todas las estrellas tenían similares velocidades de traslación alrededor del núcleo galáctico, fuera cual fuere su distancia a él. Para poder explicar este hecho, ha vuelto a recurrirse a suponer la existencia de materia oscura en las afueras de las galaxias, materia que produciría una fuerza de gravedad exterior a la propia galaxia. Sin embargo, hay astrofísicos que defienden que la igualdad en las velocidades orbitales de las estrellas en las galaxias en espiral podría deberse a otras causas, entre las que se encuentra un comportamiento desconocido de la fuerza de gravedad en largas distancias, diferente al supuesto hasta ahora por la Ciencia.
La energía oscura
Otro expediente X de la Ciencia actual es la velocidad con la que aparentemente se expande el Universo. Aunque por la cantidad de materia/energía que los científicos calculan que hay en él la aceleración de la expansión debería estar disminuyendo, resulta que está aumentando. Para poder encajar este hecho, los cosmólogos han recurrido a otra suposición: la existencia de una extraña forma de energía repartida por todo el espacio y que produce un efecto antigravedad.
En 1915 Albert Einstein ideó su Teoría de la Relatividad General y basándose en ella, trató de hacer la primera descripción cosmológica de nuestro Universo. Los primeros cálculos que realizó le dieron como resultado que el Universo era un conjunto dinámico, es decir, que debía encontrarse en pleno proceso de expansión o de contracción. Sin embargo, como por entonces las observaciones dibujaban un Universo estable, Einstein añadió un factor más a su ecuación. En lo que él mismo calificaría luego como “el mayor error de su carrera”, reformuló su teoría para añadirle un factor más, una constante universal que equilibraría las fuerzas y permitiría ser al Universo como por entonces se pensaba que era: estático. Entonces en 1929 el astrónomo Edwin Hubble anunció que la mayor parte de las galaxias observadas se alejaban de la nuestra. En realidad podía decirse que todas se alejaban de todas, de lo que se infería que el Universo se encontraba en un proceso de expansión .
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En 1932 Einstein visitó a Hubble en el telescopio de Monte Wilson para felicitarle por su descubrimiento y reconocer que su constante cosmológica era un error.
Durante muchos años se pensó que aunque el Universo se estaba expandiendo, la cantidad de materia/energía presente en él debía estar frenando esta expansión. Entonces, en 1998 observaciones de supernovas de tipo 1a, muy lejanas, realizadas por parte del Supernova Cosmology Project en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el High-z Supernova Search Team, sugirieron que la expansión del Universo no sólo no se frenaba sino que ocurría precisamente lo contrario: se estaba acelerando. Para poder explicar este hecho, los científicos han recurrido a imaginar que existe algún tipo de fuerza que causa esta aceleración, una forma hipotética de energía que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión negativa que añadiría un potente factor antigravedad al conjunto del Universo. El cosmólogo Michael S. Turner fue el primero en utilizar el nombre de “energía oscura” para referirse a esa hipotética sustancia. Sin embargo, salvo algunos neblinosos indicios, la energía oscura no se ha detectado físicamente aún y existen cosmólogos que piensan que la aceleración de la expansión del Universo podría obedecer a otras causas. Siendo racionalmente pulcros, podría decirse que la energía oscura no existe y lo que se observa es un comportamiento inexplicable o desconocido de la gravedad a escala universal.
Cuadro adjunto 3
Resulta cuando menos paradójico comprobar cómo la Ciencia se niega a estudiar el fenómeno OVNI aduciendo en ocasiones motivos de índole racional: “No podemos estudiar aquello que no existe”. Sin embargo los científicos llevan décadas buscando la materia oscura y la energía oscura aunque jamás nadie las haya visto. Creen en su presencia por los efectos que les atribuyen (y ni siquiera es seguro que esos efectos obedezcan a su existencia). Sin embargo, también los OVNIs producen efectos más que evidentes: Comandantes de aeronaves comerciales que deciden aterrizar de emergencia por la presencia de luces de naturaleza desconocida, pilotos de aviones de combate que atestiguan haber estado persiguiendo OVNIs que son observados al mismo tiempo por numerosos testigos desde tierra… la casuística de avistamientos de estos fenómenos por testigos de calidad es innegable. Pero entonces los científicos miran para otro lado.
El Acantilado de Kuiper y el planeta “X”
Hasta 1846 el último planeta conocido del sistema solar era Urano (el séptimo planeta desde el Sol). Pero entonces, basándose en ciertas perturbaciones percibidas en su órbita, el matemático francés Urbain Le Verrier, predijo la existencia de otro planeta cuya gravedad sería la causante del extraño comportamiento de Urano. Le Verrier calculó cual debería ser la órbita de ese hipotético planeta y convenció al astrónomo Johann Galle para que lo buscara con su telescopio. Así, la noche del 23 de septiembre de ese año, Galle descubrió el planeta Neptuno justamente donde Le Verrier había predicho que estaría. Pues bien, cuando se determinó con precisión la órbita que seguía Neptuno, los astrónomos vieron que hacía cosas extrañas, también parecía estar afectada gravitatoriamente por la presencia de otro hipotético planeta que debía existir aún más lejos. Este planeta fue llamado “X” por Percival Lowell cuando comenzó a buscarlo en 1905. (Entiéndase la “X” como letra por desconocido, no como número romano)
Durante todo el siglo XX numerosos astrónomos han buscado sin éxito este planeta. Sin embargo sus indagaciones produjeron el descubrimiento en 1930 de Plutón, del que por entonces se pensó que era el 9º planeta del sistema solar (ver cuadro adjunto 4). Pero la presencia de Plutón (hoy considerado como planetoide o planeta enano) no explicaba las anomalías observadas en la orbita de Neptuno así que la búsqueda del planeta X continuó.
Pero lo que constituye un auténtico quebradero de cabeza para los astrónomos es el “Acantilado de Kuiper”. El Cinturón de Kuiper es un conjunto de cuerpos celestes que orbitan en los confines del Sistema Solar como restos de su formación. Su existencia fue vaticinada por el astrónomo Gerard Kuiper en los años 1960 y hoy en día ya se conocen más de 800 objetos de entre 100 y 1.000 Km. de diámetro. Pues bien, la densidad de objetos en el Cinturón de Kuiper decrece drásticamente en su borde, de ahí que a esa zona fronteriza se le halla dado el nombre de “acantilado”. Los astrónomos piensan que la causa más lógica para esa extraña configuración sería la existencia de un planeta con una masa suficientemente grande como para atraer con su gravedad a todos los objetos de su órbita: el tantas veces buscado y ya casi mítico planeta “X”. Pero hasta la fecha, este planeta no se ha encontrado y el Acantilado de Kuiper sigue sin tener explicación.
Cuadro adjunto 4
El 24 de agosto de 2006, la Unión Astronómica Internacional (UAI), excluyó a Plutón como planeta del Sistema Solar. Tras largos debates, se acordó por unanimidad una definición para “planeta” en la que no encajaba Plutón. Desde entonces, para que un cuerpo celeste pueda ser considerado como un planeta debe cumplir con tres requisitos: 1-Debe orbitar alrededor del Sol 2-Debe tener forma casi esférica y 3-Debe haber limpiado la vecindad de su orbita de otros cuerpos celestes menores. Plutón es considerado en la actualidad como “planeta enano” por no cumplir con la tercera condición y desde ese día el Sistema Solar quedó compuesto por 8 planetas.
La señal Wow!
La noche del 15 de agosto de 1977, a las 23:16 horas, el radiotelescopio “Big Ear” de la Universidad Estatal de Ohio, recibió una potente señal de radio procedente de algún lugar cercano a la constelación de Sagitario. El evento duró 72 segundos y fue 30 veces más potente que el ruido de fondo cósmico. Siguiendo el protocolo de la época, la computadora no grabó la señal, simplemente la plasmó en forma de código de cifras y letras en la cinta de papel continuo con el resto de señales captadas. Jerry Ehman, un joven radioastrónomo que revisaba el registro impreso de las señales recibidas, al percatarse de sus extraordinarias características, la rodeó con su bolígrafo sobre el papel y escribió al margen WOW!, siendo conocida desde entonces por este nombre. Todos los intentos posteriormente realizados para obtener una señal de similares características en esa región del espacio han fracasado. Aunque desde entonces se han recibido otras señales de origen desconocido, todas ellas han sido clasificadas como causadas por un evento natural y ninguna ha sido tan potente y tan larga como lo fue la señal WOW! Fue emitida en la banda estrecha (menor de 10 kHz), en la frecuencia del hidrógeno neutro (1420.4056 MHz) en la que está prohibido emitir en todo el planeta por acuerdo internacional y fue de larga duración, características todas ellas que se espera que tenga una señal enviada por E.T. Además, subió y bajó de intensidad en 37 segundos, precisamente el tiempo que necesitaba Big Ear para registrar un punto determinado situado en el espacio, (debido al movimiento de rotación terrestre) lo que descartó que la señal pudiera ser una interferencia proveniente de la propia Tierra. Además, no era continua, sino intermitente. El Big Ear tenía dos receptores separados que registraban el mismo punto sucesivamente, con varios minutos de diferencia. La señal apareció en sólo uno de los receptores y no en el otro, indicando que había sido 'apagada' entre los dos registros. Una señal fuerte, enfocada e intermitente, procedente del espacio exterior: Podría ser que Big Ear hubiera detectado una señal alienígena. Sin embargo, desde 1977 se han realizado cientos de intentos para encontrarla de nuevo sin éxito.
Si se tratase de una señal procedente de una remota civilización extraterrestre, ¿por qué no hemos captado nada más? Y si no fuera artificial, ¿qué extraño y exótico suceso produciría una señal así?
La señal Wow!, 31 años después de ser recibida, sigue sin tener explicación.
El “Entrelazamiento Cuántico”
En junio de 2007, un grupo de científicos europeos consiguió unir mediante una comunicación cuántica dos puntos separados 144 Km. situados respectivamente en las islas canarias de Tenerife y La Palma, batiendo el record de distancia en este tipo de comunicación que anteriormente estaba establecido en 23 Km. Esta clase de comunicación utiliza un aspecto poco conocido de la Física llamado entrelazamiento cuántico.
Pero ¿qué es el entrelazamiento cuántico y qué tiene de misterioso? Estamos ante una peculiaridad de la física cuántica que hace que dos fotones que nacen de una misma fuente coherente de luz, estén “entrelazados”, es decir, lo que le ocurra a uno de ellos afectará “instantáneamente” al otro, por muy alejados que estén entre sí. Este hecho, que parece burlar el sentido común, ha sido comprobado experimentalmente, e incluso se ha conseguido el entrelazamiento triple, en el cual se entrelazan tres fotones.
Las consecuencias prácticas que este hecho podría traernos en el futuro son revolucionarias. Por ejemplo, basándose en esta misteriosa cualidad podrían establecerse comunicaciones instantáneas. Pensemos que con las comunicaciones actuales la información viaja como mucho a la velocidad de la luz, lo que hace que un mensaje enviado desde la Tierra a una nave que viajase en las proximidades del planeta Neptuno tarde alrededor de 4 horas en llegar y tendrán que transcurrir otras 4 horas para recibir su respuesta. Pues bien, mediante el entrelazamiento cuántico, la información se intercambiaría ¡de forma instantánea!
Frecuentemente se alude a que las comunicaciones en el espacio tienen como límite la velocidad de la luz para negar la posibilidad de una comunicación efectiva con una civilización que se encontrase por ejemplo en el otro extremo de la galaxia. Un mensaje que partiese de la Tierra tardaría alrededor de 100.00 años en llegar a su destino y una hipotética respuesta tardaría otros 100.000 años en llegarnos. Esto haría prácticamente imposible mantener cualquier dialogo interestelar. Pero usando una tecnología basada en el intercambio de entrelazamiento cuántico, las comunicaciones galácticas e incluso intergalácticas serían factibles en tiempo real.
Aunque por ahora parece que todas las posibilidades están referidas a la transferencia inmediata de información, quien sabe si no estaríamos ante la puerta de la física que en el futuro nos permita hacer posible la teletransportación de la materia o los viajes virtuales intergalácticos instantáneos.
Pero, por ahora, no se tiene claro por donde y de qué manera se transmite esa información. Hay incluso quien especula que lo hace a través de alguna dimensión desconocida.
El problema del horizonte
Hemos dejado para el final el que por su magnitud cósmica, quizás sea el misterio mayor de todos los expuestos en este artículo: el problema del horizonte cósmico.
En nuestros días la hipótesis mayoritariamente aceptada por los cosmólogos para explicar el origen del Universo es la conocida como teoría del Big Bang. Según ella, hace algo menos de 14.000 millones de años tuvo lugar una megaexplosión que lanzó al espacio toda la materia y la energía que constituyen nuestro Universo, al mismo tiempo que creaba el espacio donde todo ello se expandía. Hasta aquí la cosmología moderna no tiene mayores problemas pues observaciones como el corrimiento al rojo que presenta la luz proveniente de galaxias lejanas (no pertenecientes a nuestro grupo local) o la datación de la edad de algunos quasares han ido confirmando que las cosas debieron suceder así. Sin embargo, hay un hecho que trae de cabeza a cosmólogos y astrofísicos desde hace décadas… Considerado a gran escala, se mire en la dirección que se mire, el Universo tiene la misma temperatura, 3º Kelvin, y una extremada e inexplicable homogeneidad en la distribución de la materia y la energía, algo que no encaja en un Universo surgido de una explosión. Para explicar este hecho (la extraordinaria homogeneidad del Universo), se han postulado hipótesis tan extravagantes como el hecho que quieren explicar. Es el caso de la hipótesis Inflacionaria (propuesta por Alan Guth en 1981) que nos dice que en una fase muy temprana, el Universo se expansionó por un tiempo a mayor velocidad que la luz para luego reducir su velocidad a la actual. El problema es que nadie tiene idea de qué es lo que pudo hacer que ocurriera un crecimiento inflacionario de ese tipo. Así pues, la inflación resuelve el problema creando otro igualmente difícil. Como dijo el astrónomo Martin Rees, “La inflación sería una explicación, si hubiera ocurrido”
Otras explicaciones que han tratado de darse son igualmente “exóticas” sin constituir una solución definitiva al problema.
A día de hoy, seguimos sin tener una buena explicación para la uniformidad del Universo que observamos.
Pie de foto 3: Mapa de la alta homogeneidad de la radiación de fondo de microondas obtenido por el satélite WMAP, una de las evidencias que conducen al problema del horizonte.
Conclusiones
Como vemos, incluso en el ámbito de la Ciencia existe el misterio. Aquí hemos expuesto algunos de los muchos que actualmente desafían a los científicos y en el futuro, a medida que avancen nuestros conocimientos, se irán resolviendo mientras surgen otros nuevos que seguirán poniendo a prueba nuestro intelecto. La curiosidad, el impulso del conocimiento, se encuentra arraigado en lo más profundo de nuestra naturaleza y, como Isaac Newton nos dijo, lo que conocemos es una gota de agua y lo que desconocemos, el océano.