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La formación de nuestro universo: ¿herencia o entorno?

Los astrónomos han elaborado teorías básicas sobre el origen y formación de los cúmulos de galaxias

Cúmulo galáctico a redshift 0.1756. Ésta es una de las imágenes más espectaculares de este cúmulo tomadas con la cámara avanzada del telescopio espacial Hubble.
Cúmulo galáctico a redshift 0.1756. Ésta es una de las imágenes más espectaculares de este cúmulo tomadas con la cámara avanzada del telescopio espacial Hubble. ACS/NASA

Las galaxias son estructuras formadas usualmente por millones de estrellas de diversos tipos, polvo, gas y un gran halo de una materia que no emite luz y se conoce usualmente como materia oscura. El primer conocimiento de la existencia de las galaxias vino de la mano de Edwin Hubble en 1923, cuando se dio cuenta que unas manchas que poblaban el cielo no eran otra cosa que estructuras enormes completamente independientes de nosotros. De hecho, nosotros vivimos en una de esas galaxias, la Vía Láctea, esa franja blanquecina que podemos observar a simple vista encima de nuestras cabezas en una noche clara de verano.

Años más tarde, ya en la segunda mitad del siglo XX, con el incremento de la calidad de los telescopios, se descubrieron las mayores estructuras del universo: los cúmulos de galaxias. Estos objetos son, como si se trataran de ciudades de galaxias, agrupaciones gigantescas de cientos a miles de galaxias como la nuestra, millones de estrellas, gas y una gran proporción de materia oscura, todo ello ligado por medio de la gravedad. El tamaño de estos objetos oscila entre 3 y 30 millones de años-luz y con masas de entre varios cientos a millones de billones de veces la masa del Sol.

Cada poco tiempo, el descubrimiento de una nueva característica de un objeto hace plantearnos la validez de las teorías formuladas

Los primeros del universo

Estos objetos son interesantísimos ya que se piensa que fueron los primeros que se formaron en el universo y, por lo tanto, el conocimiento de su origen, formación y evolución inferido a partir de la estructura y aspecto que observamos en la actualidad, es de enorme interés puesto que está directamente relacionado con el nacimiento y la evolución del universo.

Diversos estudios se han dedicado al desarrollado de teorías básicas sobre el origen y formación de estos cúmulos. Básicamente, la pregunta subyacente es: ¿cuál es el mecanismo que influye en la creación y evolución de estos objetos, lo innato o lo adquirido? El problema es algo parecido al que podemos plantear respecto al crecimiento y formación de una persona: ¿qué determina la manera de actuar y ser de una persona?, ¿el lugar dónde nació y quienes fueron sus padres, es decir, la herencia? o por el contrario, ¿las personas y lugares con los que interaccionó después, es decir, su entorno?

El primer modelo, el llamado modelo monolítico, establece la formación de los cúmulos y las galaxias que contienen bajo las mismas condiciones iniciales en las que se originó el universo. Así, partiendo de unas nubes de gas primigenio, esta teoría predice el colapso de dichas nubes bajo su propio peso. Posteriormente, al enfriarse, comenzaría el nacimiento de las primeras estrellas en su interior, y a partir de mecanismos de retroalimentación del gas, se formarían las primeras galaxias del universo.

El modelo jerárquico

Opuesto al modelo monolítico se encuentra el modelo jerárquico, a favor de la creación y evolución de las galaxias y los cúmulos galácticos a partir de la interacción con el entorno. En esta teoría, las partículas de gas que se encontrarían en halos de materia oscura proveniente de los primeros instantes del universo, irían colapsando y enfriándose lentamente al interaccionar entre ellas, creándose las primeras galaxias y posteriormente, los primeros cúmulos de galaxias.

En esta era en que nos encontramos, cada día tenemos telescopios más potentes, capaces de llegar a observar objetos más lejanos y por lo tanto, más cerca del inicio del universo. Además, disponemos de ordenadores capaces de realizar simulaciones impensables hace unos años, con los que podemos recrear y simular leyes físicas y probarlas sobre objetos astronómicos cómo si fuera un laboratorio estelar. Todo esto ha permitido entender y contrastar ambas teorías. En particular, el descubrimiento de cúmulos de galaxias muy lejanos con el telescopio espacial Hubble y las simulaciones de materia oscura fría han llevado a la elaboración del modelo más aceptado en al actualidad sobre el origen y formación de los cúmulos. Este modelo consiste en una combinación de las dos teorías anteriores. De esta forma, partiendo de las primeras nubes de gas y materia provenientes del principio del universo, procesos de fusión con otras estructuras propios del modelo jerárquico se irían combinando con procesos de colapso y retroalimentación para producir las estructuras que hoy vemos en la actualidad.

Aunque esta última teoría parece ser la más aceptada en la actualidad, todavía quedan muchas cuestiones que desentrañar y resolver. Cada poco tiempo, el descubrimiento de una nueva característica de un objeto hace plantearnos la validez de las teorías formuladas sobre el, provocando así el avance de la ciencia.

Begoña Ascaso es de la Universidad de California Davis