Arxiu del dimecres, 5/10/2011

Nobel de física. Supernoves i l’expansió de l’Univers.

dimecres, 5/10/2011

Supernova&galaxia.jpg Doncs el premi Nobel de física d’aquest any tampoc l’ha guanyat en Sheldon Cooper, sinó els investigadors que amb l’estudi de supernoves llunyanes van descobrir que l’Univers s’està expandint cada vegada més de pressa. Semblaria que això ens agafa lluny, i realment no és una cosa amb aplicació casolana immediata, però va tenir el mèrit de fer-nos veure que la visió que teníem de l’Univers fins fa  quinze anys era errònia i molt limitada.

Un dels principals problemes que tenim en mirar les estrelles és calcular a quina distància es troben. Si dues estrelles ens semblen iguals pot ser perquè estan a la mateixa distància i brillen igual, o perquè una és més brillant però està més lluny. Això va ser un maldecap per calcular distàncies entre estrelles. No cal dir quan el que volíem mesurar era distància entre galàxies. Però el cas és que es van acabar per trobar maneres de fer-ho.

En el cas de les galàxies, el sistema es basava en un dels fenòmens més espectaculars de l’Univers. L’esclat d’una supernova. Una supernova és una estrella que augmenta sobtadament la seva lluminositat i que després d’il·luminar el cel durant un breu període de temps torna a apagar-se. Ara ja sabem que es tracta de l’explosió d’una estrella que allibera quasi tota l’energia que li queda en un gran espetec final. De fet, una supernova pot esdevenir, momentàniament, l’objecte més brillant de la galàxia.

De supernoves n’hi ha de tipus I i de tipus II. Però les més interessants eren les de tipus Ia, ja que podien servir justament per mesurar distàncies. La gràcia és que la velocitat a la que una supernova Ia es va apagant després de l’explosió és proporcional a la lluminositat que va arribar a tenir. Això vol dir que si mesurem quan triga a apagar-se podem saber com de brillant era. I si sabem com de brillant era i ho comparem amb com de brillant la veiem… podem calcular com de lluny està!

Això era particularment útil per mesurar la distància de galàxies llunyanes. D’aquestes galàxies ja sabíem que s’estan allunyant de la nostra. Fa quasi un segle, quan van mesurar el moviment de les galàxies van veure que totes s’allunyaven de nosaltres. Això indicava que l’Univers s’estava expandint i que, ho miris des d’on ho miris, veuràs que tot s’allunya de tu. De fet, això va ser el que va donar origen a la teoria del Big Bang. Si totes s’allunyen, vol dir que abans estaven més properes. I abans encara més. I al principi tot l’univers estava en un únic punt.

Per tant, sabíem que les galàxies s’allunyaven unes de les altres, però també teníem clar que la força de gravetat fa que tinguin tendència a agrupar-se. Durant molt temps es va considerar que el destí final de l’Univers depenia simplement de quanta matèria hi ha dins. La matèria és la que genera l’atracció gravitatòria, de manera que si n’hi hagués molta, la força de gravetat aniria frenant el moviment d’allunyament de les galàxies fins aturar-lo i invertir-lo. L’univers acabaria amb un gran col·lapse.

Però si no hi hagués prou matèria com per frenar l’expansió, les galàxies s’anirien allunyant cada vegada més lentament, però sense arribar a aturar-se mai del tot. L’univers acabaria escampat en un estat d’energia mínima quan s’apaguessin totes les estrelles.

La sorpresa va saltar l’any 1998 quan es va mesurar la distància de diferents galàxies fent servir el sistema de les supernoves Ia. Simplement les dades no tenien sentit ja que aparentment l’expansió no només no s’estava frenant, sinó que les galàxies s’allunyaven cada vegada més de pressa!

Igual que ha passat fa poc amb els neutrins superlumínics, el primer que van fer va ser calcular totes les possibles fonts d’error a les mesures. Però el cas és que dos equips diferents, amb mesures diferents van arribar a la mateixa conclusió. L’expansió de l’univers no es frena per la gravetat. Alguna cosa l’empeny cada vegada més fort.

Això va trencar amb tot el que imaginàvem i va fer evident que, a més de la gravetat, hi ha una altra força actuant a l’univers. Una energia que desconeixem, que ignorem d’on surt i que no hem pogut mesurar excepte pels seus efectes. Amb tant poques dades és normal que es bategés com ”energia fosca”.

Ara ja hem vist que la major part de l’Univers és fet de matèria fosca i d’energia fosca. La matèria normal (com les estrelles, els planetes i nosaltres mateixos) és una fracció molt petita del que hi ha a l’Univers. Les idees que teníem sobre el destí de l’Univers eren errònies i ara ens enfrontem a un Cosmos encara més complex, misteriós i fascinant del que pensàvem. No és estrany que això hagi merescut un premi Nobel!