martes, 13 de marzo de 2018

¿Cómo se estudia la evolución de los objetos del universo?

En Astronomía, cuando observamos los objetos del cielo estamos viendo básicamente el pasado. Dado que la velocidad de la luz es finita (300000km/s) y que las distancias son “astronómicas”, la luz que sale de un objeto demora muchísimo tiempo en llegar a la Tierra. Por ejemplo, la luz que vemos hoy de nuestra galaxia vecina, Andrómeda, tiene que haber salido hace 2 millones de años. Además, los tiempos en los que ocurren cambios en los objetos son larguísimos, por ejemplo una estrella permanece inmutable durante unos miles de millones de años antes de agotar su hidrógeno y morir. Pero, ¿cómo saben los astrónomos que, por ejemplo, una dada estrella que es como el Sol va a convertirse en una gigante roja para finalmente terminar sus días como una enana blanca? Si nunca han podido ver a una misma estrella nacer, evolucionar
y morir!!!
Derecha: Simulación AREPO

En astronomía, toda la información que tenemos de los objetos nos llega por la luz que ellos emiten. Entonces imaginemos que tenemos fotografías de miles de objetos de un tipo ¿Cómo saber la forma en la que cada una de ellos evoluciona? Para hacerlo más fácil, imaginemos por un momento que somos unos alienígenas que llegamos a la Tierra mucho después que la humanidad se haya extinguido y encontramos baúles con fotos familiares. Y esa es toda la información con la que contamos para estudiar a los humanos. Agarramos una foto en la que aparece un bebe, en los brazos de un padre, junto a un anciano. Ya que desconocemos totalmente la población de especies que hubo en la Tierra y su evolución, podríamos pensar que hubo una especie de petizos que precisaban ser alzados por las otras especies de mayor tamaño para desplazarse, y aún otra especie diferente con la piel arrugada y el pelo blanco. O podríamos pensar que en realidad son todos de la misma especie en distintos estados de evolución: nacen arrugados y con pelos blancos, a medida que pasan los años se estiran y aumentan el tamaño, y terminan sus días empequeñecidos pero sin ninguna arruga (al mejor estilo del hollywoodense caso de Benjamin Button), o bien podríamos acertar.

"Hay diferentes métodos para estudiar la evolución de objetos del universo."

Desde el punto de vista de la astronomía observacional lo que se hace es comparar distintos objetos y tratar de inferir, por medio del estudio de sus propiedades, cuáles son sus edades. Cuanto mayor sea el número de objetos que se estudian, mejor conoceremos todos los estadíos de la evolución. Entonces, volviendo al ejemplo, a medida que abramos más y más baúles de fotos encontraremos más y más detalles. Descubriremos una etapa donde los humanos tienen raros peinados y granos en la cara, otra etapa donde son de tamaño pequeño pero pueden desplazarse solos, etc, etc. ¿Cómo hacemos para encontrar la secuencia real en la que sucede esa evolución?

En este punto entra en juego otra parte importante de la Astronomía: los modelos. Existen modelos puramente teóricos y analíticos, en los que mediante ecuaciones se puede describir el comportamiento del Universo a lo largo de su historia. Además de aplicar todas las leyes físicas que conocemos, lo importante es que el resultado final sea comparable al Universo que observamos. De esa manera se modela la evolución de los objetos. 

Otra forma de estudiar la evolución de los objetos es a través de simulaciones numéricas que se realizan utilizando grandes computadoras. En estas simulaciones los objetos se construyen con las más básicas leyes de la física (la gravedad), y haciendo avanzar el tiempo se puede analizar cómo los objetos van cambiando con el tiempo, así por ejemplo podemos analizar cómo el choque de 2 galaxias espirales puede resultar en una única galaxia elíptica.

Y una tercera opción, es fusionando los modelos teóricos con los numéricos. De esta manera cada componente del Universo puede ser estudiada en diferentes etapas de su evolución. Por supuesto que cada modelo que utilicemos al final tiene que ser capaz de reproducir cada uno de los resultados que se obtienen desde la parte observacional.

Les compartimos un video de galaxias realizadas con la más moderna simulación numérica en la que se analiza el gas, las estrellas, la materia oscura y la energía oscura. Este video empieza cuando el universo tenía 4 mil millones de años y evoluciona hasta la actualidad. En particular se muestra una galaxia del tipo de la Vía Láctea, y pueden verse a algunas vecinas del tipo de Andrómeda y la galaxia Remolino.



No hay comentarios:

Publicar un comentario