El transcurrir del tiempo en el Universo

Isabel Pérez Martín / 09-03-2010

Las escalas de tiempo presentes en nuestro día a día vienen dadas por la duración de acciones cotidianas, por ejemplo cuánto tardamos en ir al trabajo, el tiempo que pasamos durmiendo o esperando en la cola del banco. La percepción temporal depende de nuestra capacidad para detectar cambios a nuestro alrededor. Como no podemos detectar cambios que tarden más en suceder que la duración de nuestra vida nos resulta muy difícil poder comprender intuitivamente el paso del tiempo a escalas mayores, como ocurre en el Universo.

Intentemos adoptar la perspectiva de la Tierra. En el momento de su formación hacía casi 500 millones de años que el Sol ardía y había transcurrido más de la mitad del tiempo desde el Big Bang.

El Sistema Solar, y con él la Tierra, tarda unos 225 millones de años, un año galáctico, en dar una vuelta completa alrededor del centro de su galaxia, la Vía Láctea. Se trata de una galaxia espiral y, como en todas ellas, la mayoría de sus estrellas y nubes de gas giran alrededor del centro en órbitas casi circulares que le dan un aspecto aplanado y en forma de disco. La luz emitida desde su centro tarda unos 23.000 años en alcanzarnos, lo que da una idea de dónde nos encontramos.

La Vía Láctea forma parte de un grupo de unas 50 galaxias, el Grupo Local. Dentro de este grupo están las conocidas Nubes de Magallanes, visibles a simple vista desde el Hemisferio Sur, y una galaxia de tamaño similar a la Vía Láctea: Andrómeda. Carina, Draco y Leo II son algunas de las galaxias más pequeñas de este grupo, la luz sólo tarda en atravesarlas 500 años (cien mil años tarda en cruzar la Vía Láctea). Estas galaxias tan pequeñas, en comparación, se denominan galaxias enanas.

La rotación de las estrellas en la Vía Láctea no es uniforme. Al contrario de lo que ocurre cuando hacemos girar las aspas de un molinillo, en las cuales todas las partículas se mueven con la misma velocidad, las estrellas situadas más cerca del centro de la Vía Láctea tardan menos en dar la vuelta a la galaxia que las que se encuentran más alejadas, y por ello se dice que la galaxia tiene una rotación diferencial. El Sol viaja con la velocidad media de las estrellas que se encuentran en su vecindario, de manera que para nosotros no parecen moverse. Es curioso pensar que la luz que llega desde el otro lado de la galaxia se emitió hace unos 100.000 años y que el Sistema Solar tarda unos 225 millones de años en recorrer la misma distancia y esto a pesar de estar viajando a la friolera de ¡792.000 kilómetros por hora!

¿Qué piensa nuestro planeta de los eventos ocurridos a lo largo de sus 4.600 millones de años de vida? En años galácticos la Tierra ¡es una veinteañera!

Se piensa que un poco después de cumplir un añito la Luna se forma debido a la colisión de un objeto planetario del tamaño de Marte con el joven planeta. En su tercer año galáctico, su corteza se solidifica. Y en el quinto ya contiene las primeras células y la fotosíntesis comienza. Comienza a enriquecer con oxígeno una atmósfera que hasta ese momento carecía de él y donde todo el oxígeno generado por la ruptura del vapor de agua quedaba atrapado como óxido de hierro. Se forman sistemas moleculares envueltos por membranas, las primeras células procariotas, es decir, sin núcleo. En estas células ya existe una trasmisión hereditaria a través del ARN, que además actúa como catalizador de la síntesis proteica.

¡Todo está listo para la aparición de vida más compleja! Sin embargo, no es hasta que cumple los dieciocho que ocurre la explosión de vida del periodo Cámbrico en la era Paleozoica. En este período, que hace las delicias de los paleontólogos modernos, aparecen animales con esqueleto que fácilmente dejan huella en los registros fósiles. Y en los últimos dos días antes del vigésimo cumpleaños de la Tierra, surgen los primeros homínidos, cuyos descendientes intentarán comprender no sólo la evolución de la Tierra, sino la del Universo entero. Ambiciosos, ¿no?

¿A qué eventos asistirá la Tierra a partir de ahora?

En unos miles de millones de años podría ser testigo de la fusión de las Nubes de Magallanes, si están realmente ligadas gravitacionalmente a la Vía Láctea. De ser así, cederían parte de su energía cinética a las estrellas de nuestra galaxia, de manera que poco a poco irían decelerándose hasta que finalmente serían comidas por ella.

Otro hito que podría ocurrir en torno al treinta cumpleaños de la Tierra es el choque entre la Vía Láctea y Andrómeda, las dos galaxias más grandes del Grupo Local. En esta colisión el Sol podría ser arrastrado hacia Andrómeda, saldría de su tranquila órbita alrededor del centro de la Vía Láctea y formaría parte de la cola de material producida como consecuencia de la interacción entre las dos galaxias. Probablemente al final vagaría por el exterior del halo de la nueva galaxia resultante de la fusión, en la cual la mayoría de sus estrellas no seguirían órbitas circulares alrededor del centro, como ocurre en la Vía Láctea y Andrómeda, sino que se moverían de manera más o menos aleatoria respecto a otras estrellas, y su forma se parecería a la de un balón de rugby. Este tipo de galaxias se denominan galaxias elípticas. Y a partir de este momento no sería posible contar la edad de nuestra Tierra en años galácticos.

La Tierra será testigo de este evento siempre y cuando ocurra en menos de cinco mil millones de años, cuando nuestro Sol, que actualmente ha vivido aproximadamente la mitad de su vida, se convierta en una gigante roja con un radio estimado de aproximadamente una unidad astronómica (la distancia actual Sol-Tierra). Si nuestro planeta formase parte de esta nueva galaxia alrededor de su 30 cumpleaños, aún le quedaría un 25% de su vida por vivir en este nuevo hábitat situado en las afueras de una galaxia elíptica.

Volviendo al apetito de nuestra galaxia por las galaxias vecinas, existe evidencia de que otras galaxias enanas han sido comidas por la Vía Láctea. Sagitario rondó demasiado cerca y terminó canibalizada por ella. Su fusión ocurrió hace unos cuantos miles de millones de años, coincidiendo aproximadamente con el período en el se formó la Tierra. Podemos observar sus restos desgarrados, descubiertos en 1994, que orbitan en el halo de nuestra galaxia.

Nuestra galaxia y sus vecinas del Grupo Local forman parte, junto con otros 100 grupos de galaxias, del Supercúmulo de Virgo (o Supercúmulo Local). Para cruzar el Supercúmulo de Virgo, la luz emplea unos 110 millones de años, 10.000 veces más que en atravesar nuestra galaxia. Viajando a la velocidad de la galaxia tardaríamos en cruzarlo mucho más tiempo que el transcurrido desde el Big Bang hasta ahora.

Cuando accedemos a la escala supercúmulo la Tierra deja de “darse cuenta”, pues cualquier cambio que se produzca en unos cuarenta años galácticos, aproximadamente unos 9.000 millones de años, resulta demasiado lento incluso para la larga vida de nuestro planeta. Un ejemplo de un proceso a esta escala “invisible”, es el enfriamiento de una enana blanca. Las enanas blancas son estrellas poco masivas en su estado final de evolución (el Sol acabará como una enana blanca). Son muy densas y no tienen fusión nuclear en su interior, la radiación que emiten viene de la energía que tienen almacenada y no pueden recargarse. Por esto la enana blanca se irá enfriando lentamente hasta convertirse en una enana negra más o menos en equilibrio térmico con sus alrededores. Este estado no se ha observado todavía, ya que requiere más tiempo que el transcurrido desde el origen del Universo.

Aunque haya fenómenos que forzosamente se le “escapen” por su larga duración, la Tierra ha sido testigo no sólo de la aparición de la vida sino también de muchos otros cambios en el Universo y asistirá a otros. Nosotros tenemos, todavía, una percepción temporal más limitada que la que tendría el planeta de tener conciencia. Sin embargo, aunque nunca podremos percibir modificaciones a escala cosmológica sí podemos llegar a deducir, a partir de algunos resultados que observamos, lo que significan. Es el objetivo de la Astrofísica.

Adaptación de la conferencia "Las escalas de tiempo en el Universo" impartida por la autora en la Universidad de Granada.

Más información:

T.J. Cox & A. Loeb, 2008, MNRAS,386, 461

R.A. Ibata, G. Gilmore & M.L. Irwin, 1994, Nature, 370, 194

M. Mateo, 1998, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 36, 435

Physical Universe, F.H. Shu, University Science Books, 1982

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El autor

Isabel Pérez Martín es Doctora en Astrofísica por la Universidad Nacional Australiana. Actualmente trabaja como investigadora en el departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada.

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