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¿La luz viaja eternamente o se extingue en algún momento?

La luz en el vacío podría viajar eternamente, pero el universo está lleno de cosas e interacciona con ellas

El experimento para buscar la versión lumínica de la materia oscura.
El experimento para buscar la versión lumínica de la materia oscura.

La luz en el vacío podría viajar eternamente, lo que ocurre es que el universo está lleno de cosas y la luz interacciona con esas cosas. Pero, empecemos por el principio. Es importante que sepas que la luz es una onda electromagnética, eso quiere decir que está compuesta por un campo eléctrico y un campo magnético que oscilan con una cierta frecuencia. Esa oscilación se propaga, viaja, y eso provoca que tenga una periodicidad espacial a la que llamamos longitud de onda y que es, junto a la frecuencia, lo que caracteriza a las ondas electromagnéticas. Para que lo entiendas hay un ejemplo muy gráfico: piensa en cuando los espectadores hacen una ola en un estadio de fútbol. Cada persona se levanta, alza sus brazos y se sienta, no se mueve de su sitio, pero cuando tú lo ves desde la distancia lo que observas es un movimiento que se propaga, una ola que va pasando de un sitio a otro. Algo parecido ocurre con las ondas electromagnéticas. En un momento puedes ver la distancia entre una cresta y otra, esa distancia es a lo que llamamos longitud de onda. Si las crestas están más próximas, la longitud de onda será menor y si están más alejadas será mayor.

A lo que llamamos luz es a la radiación, u onda, electromagnética cuya longitud de onda está en un rango visible para el ojo humano. Pero hay otras que no vemos. Por ejemplo, existen unas con una longitud de onda muy pequeña, del tamaño de átomos, que se llaman rayos X, o están también las ondas de radio y telefonía o las microondas que utilizamos en casa para calentar la leche. Todas ellas son ondas electromagnéticas. Todas las ondas electromagnéticas, y solo ellas y las ondas gravitacionales, pueden viajar en el vacío a la velocidad de la luz, 300.000 kilómetros por segundo, porque no tienen masa.

Experimento con láser en un laboratorio del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO).
Experimento con láser en un laboratorio del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO).

En el vacío cualquier onda electromagnética, incluida la luz, podría viajar en línea recta eternamente y a esa velocidad. Lo que ocurre es que no hay vacío, en nuestro universo hay muchas cosas, como galaxias, estrellas, planetas y también polvo, gases, iones, y esas cosas son las que impiden ese viaje eterno y lineal de la luz. La teoría de la relatividad de Einstein explica lo que ocurre. Aunque las ondas electromagnéticas no tengan masa, las estrellas y los planetas las atraen y eso provoca que su trayectoria se curve. Incluso, si la luz pasa demasiado cerca de un agujero negro este la atrapará. De hecho de ellos ni siquiera puede salir la luz y de ahí viene su nombre, agujero negro.

La forma en la que las ondas electromagnéticas interactúan con todas esas cosas que hay en el universo depende de su energía. Por ejemplo, la luz visible rebota (se refleja) en una pared blanca, esa luz rebotada es lo que vemos y lo que nos indica que esa pared está ahí y que es blanca. Si la pared es negra, absorbe totalmente la luz y ésta ya no viaja más, se transforma en calor en la pared. Sin embargo para una onda de radio, que tiene una longitud de onda mayor que la luz visible, (entre 1 km y 10 cm para las emisoras de radio y TV), la pared es transparente sea blanca o negra, pasa a través de ella y ya está. Sin embargo, esas mismas ondas de radio rebotan en la ionosfera terrestre. O, por ejemplo, las microondas de nuestros electrodomésticos son absorbidas por el agua de los alimentos y por los metales, y esta es la razón por la que no debemos meter metales en los microondas porque el metal se estropeará y, peor, si tiene aristas se formarán chispas potentes. Hay otro tipo de ondas electromagnéticas como los rayos gamma que vienen de procesos radiactivos o astronómicos y tienen una enorme energía capaz de atravesar nuestros cuerpos y producir graves daños en células.

Cuando la luz viaja en un medio material como la atmósfera, el agua o un vidrio su velocidad cambia, se reduce más o menos dependiendo del medio del que se trate. También ocurre que hay un cambio de dirección al pasar de un medio a otro, es lo que se llama refracción. Por eso cuando vemos una cucharilla metida en el agua parece que está doblada justo en el punto de intercara entre el aire y el agua.

Como resumen podemos decir que la luz podría viajar eternamente en el vacío, lo que ocurre es que se encuentra con muchos obstáculos en su camino que influyen tanto en su velocidad como en su dirección. Pero aun así, el hecho es que la luz hace viajes muy, muy largos. La luz de la estrella más lejana que se ha captado, por el telescopio Hubble, y que procede de una estrella llamada Icarus, lleva viajando 9.000 millones de años. Esa luz que ha hecho un trayecto larguísimo hasta el telescopio nos informa de cómo era Icarus hace 9.000 millones de años y por lo tanto es casi seguro que esa estrella ha desaparecido hace mucho o se ha transformado en un agujero negro.

Alicia de Andrés es doctora en Ciencias Físicas y profesora de Investigación en el Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC.

Coordinación y redacción: Victoria Toro.

Pregunta realizada vía email por Adrián Garay Vergara

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