Las constantes fundamentales pueden depender de dónde te encuentres en el Universo

Esta impresión artística muestra cómo se vería el quásar ULAS J1120+0641. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

Una constante física fundamental similar a la carga del electrón o la velocidad de la luz, puede depender de dónde te encuentres en el Universo, informa un equipo de astrónomos. De ser cierto, tal observación daría un vuelco a la suposición científica básica de que las leyes de la física son las mismas en todo el Universo. Sin embargo, otros investigadores son escépticos.

La constante en cuestión es la llamada constante de estructura fina. Con un valor de aproximadamente 1/137, la constante establece la fortaleza de la fuerza electromagnética y, por lo tanto, determina las longitudes de onda exactas de la luz que absorberá un átomo. La idea de que la constante puede haber cambiado a lo largo de la edad del Universo no es nueva. El astrofísico John Webb, de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sídney, Australia, y sus colegas, dieron el primer aviso en 1998, usando datos del telescopio de 10 metros en el Observatorio W. M. Keck en Mauna Kea, Hawái, que observa el hemisferio norte.

En aquel entonces, el equipo observó los brillantes centros de antiguas galaxias conocidos como quásares. La luz de los quásares debe pasar a través de nubes de gas en su viaje de varios miles de millones de años hasta la Tierra, y los átomos del gas absorben luz en longitudes de onda concretas. Por lo que al espectro de la luz que llega a la Tierra le faltan estas longitudes de onda, y se ve como un código de barras. El desplazamiento general de las líneas dice a los investigadores lo lejos que está una nube de gas y, por lo tanto, hace cuánto que la luz pasó a través de la misma. El espaciado relativo entre las líneas les permite estimar la constante de estructura fina en ese momento. Analizando tales datos, Webb y sus colegas defendían que la constante de estructura fina era, aproximadamente, 1 parte entre 100.000 más pequeña hace 12.000 millones de años de lo que es en la actualidad. Ésta fue una propuesta radical, dado que se supone que las leyes de la física son las mismas sin importar en qué lugar del Universo estés.

Sin embargo, el resultado no fue aceptado universalmente. En 2004, Patrick Petitjean, astrónomo del Instituto de Astrofísica en París, y sus colegas, usaron observaciones de 23 nubes del Very Large Telescope (VLT) en Cerro Paranal, Chile, el cual observa el cielo austral, y no encontraron variaciones discernibles en la constante de estructura fina.

¿Caso cerrado? Aún no. Ahora, Webb y sus colegas han barrido el cielo austral ellos mismos utilizando el VLT. Sus 153 nubes sugerían una diferencia de 1 parte en 100.000 en la constante de estructura fina hace 12.000 millones de años. Excepto en el cielo del sur, la constante parece ser mayor. Conectando estos dos extremos con una línea, el equipo encontró que los patrones de absorción de las nubes a lo largo de esa línea, son consistentes con una constante de estructura fina que cambia lentamente a través del espacio; más pequeña en el lejano cielo boreal y mayor en el lado austral.

“El resultado es emocionante”, dice el físico atómico Wim Ubachs de la Universidad Libre de Amsterdam, quien no participó en el trabajo. “Podría ser un indicador de que el Universo es distinto de como pensábamos que era”. Ubachs dice que está abierto a la idea de que las constantes fundamentales podrían en realidad cambiar con el tiempo y la posición, dado que los científicos no tienen una explicación decente a por qué las constantes fundamentales tienen esos valores. Aun así, la gran afirmación del cambio de una constante requiere de evidencia sólida, lo cual no son los nuevos datos, con lo que está de acuerdo incluso el equipo de Webb. Dicen que las probabilidades de que unas fluctuaciones estadísticas aleatorias en los datos pudiesen producir una señal falsa son de hasta menos de 1 entre 15.000, según informó en línea el equipo el 31 de octubre en Physical Review Letters. Para calificarlo como evidencia sólida, esas probabilidades deberían bajar a 1 en 2 millones.

No es de extrañar que Petitjean encuentre la sugerencia de que la constante de estructura fina cambie a través del espacio “muy difícil de creer”. Argumenta que, por sí mismos, los datos del VLT del equipo de Webb no serían interesantes. Webb admite que las posibilidades de que las fluctuaciones aleatorias en los nuevos datos del VLT puedan producir una tendencia falsa son bastante grandes, de 1 en 34. Pero defiende que los datos son convincentes debido a que dos telescopios independientes, apuntando en direcciones distintas, vieron un cambio en la constante de estructura fina de la misma proporción y en la misma dirección. En cuanto a por qué el grupo de Petitjean no vio el incremento en sus propios datos del VLT, Webb dice que Petitjean y sus colegas estaban mirando en la dirección equivocada. Las 23 nubes que estudió el equipo de Petitjean no están a lo largo de la línea del Universo donde la constante de estructura fina parece cambiar, comenta Webb, por lo que no es una sorpresa que no viesen la misma tendencia.

Petitjean ve esta concordancia de manera diferente. Dice que los resultados encajan debido a que, en la luz de hasta 10.000 millones de años de antigüedad, su equipo y el de Webb ven lo mismo: ningún cambio. Sólo el grupo de Webb analizó luz más vieja, y ésa es la fuente de la tendencia. Hasta que se confirme por otros de forma independiente, advierte que “todo el mundo debería tener mucho cuidado con este resultado”.

Si se mantiene, dice Webb, la afirmación podría ayudar a responder una gran cuestión conceptual: ¿Por qué las constantes fundamentales toman valores que permiten que exista la vida, cuando diminutos cambios la harían imposible? Si las constantes fundamentales varían a lo largo de la potencial infinitud del Universo, nuestro lugar en el Universo sería, naturalmente, allí donde las constantes estén ajustadas para hacer posible nuestra existencia; una versión del conocido como principio antrópico. En algunos círculos, sin embargo, el principio antrópico hace enarcar las cejas aún más que la idea de que las constantes físicas cambian.

Fuente: ScienceNOW

Felipe Campos

Acerca de Felipe Campos


Estudiante de Ingeniería Informática. Atraído desde pequeño por la ciencia, y aficionado a la astronomía desde hace algunos años. Autodidacta en esta ciencia que, con el tiempo que dispone, intenta acercar un poco a la gente, ya sea mediante la publicación de artículos o de eventos y actividades astronómicas en Chile. Traductor de ESOcast para el Observatorio Europeo Austral.

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