Respuestas sorprendentes a preguntas cotidianas
21. ¿Por qué me quedo sin wifi tan rápido, si tampoco estoy tan lejos del rúter?
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CAPÍTULO
21
¿Por qué me quedo sin wifi tan rápido, si tampoco estoy tan lejos del rúter?
La finitud o infinitud del universo es una de las cuestiones que más ha traído de cabeza al ser humano a lo largo de la historia. Mientras intentaban responder a esta pregunta, algunos pensadores levantaron la vista hacia el cielo nocturno y llegaron a la conclusión de que la oscuridad de la noche parecía demostrar que el universo tiene que ser finito. Su lógica era la siguiente: «Si el universo fuera infinito, homogéneo y estático y, además, contuviera una cantidad ilimitada de estrellas, el cielo nocturno debería estar completamente iluminado, porque deberíamos ver al menos una estrella en cada punto del firmamento. Como eso no ocurre, el universo debe de ser finito».
Este planteamiento es la llamada paradoja de Olbers, y en la actualidad sabemos que no es válido, porque un cielo nocturno oscuro como el nuestro no está necesariamente reñido con la posibilidad de que vivamos en un universo infinito. Es más, ¿se te ocurre dónde falla la lógica de esta «paradoja», voz cursiva?
Bueno, imagino que no está teniendo en cuenta que la luz se debilita a medida que se propaga, así que, aunque el universo contuviera una cantidad infinita de estrellas, el brillo de las más lejanas sería demasiado débil como para ser perceptible desde la Tierra.
Buen intento. Vamos a ver cómo se ajusta tu hipótesis a la realidad.
La intensidad de la luz disminuye con la distancia, pero lo hace a un ritmo mucho más elevado del que podría parecer, porque estamos acostumbrados a que las magnitudes que nos rodean evolucionen de manera lineal entre sí. Por ejemplo, una bañera tarda la mitad de tiempo en llenarse si doblamos el caudal del grifo, y la distancia que recorreremos en un día se dobla si duplicamos nuestra velocidad. Pero la luz es un poco menos intuitiva, porque su intensidad varía con el cuadrado de la distancia. Por tanto, si doblas la distancia que te separa de una bombilla, la intensidad de la luz que llega hasta tus retinas será cuatro veces menor, pero se volverá nueve veces más baja si la triplicas, dieciséis si la cuadruplicas... Bueno, si sabes elevar números al cuadrado, puedes imaginar cómo continúa la progresión.
El motivo por el que la luz se debilita a un ritmo tan acelerado mientras recorre el espacio es que sus ondas electromagnéticas se propagan de forma esférica alrededor de la fuente que la ha emitido, igual que el sonido. Pero, como hemos visto en el capítulo 10, la superficie de un objeto aumenta de manera cuadrática con su diámetro. Por tanto, a medida que el diámetro de esta esfera luminosa aumenta, la luz se va repartiendo por una superficie que se incrementa de manera cuadrática. Como resultado, la «cantidad» de luz que hay concentrada en cada punto de la superficie de la esfera en expansión (o la intensidad de esa luz, que es lo mismo) disminuye rápidamente mientras se aleja de la fuente de emisión.
Por tanto, el motivo por el que no podemos ver estrellas muy lejanas a simple vista es que su luz está tan poco concentrada cuando llega a nuestras pupilas que ni siquiera es capaz de activar las células fotorreceptoras de nuestros ojos. Ahora bien, las cosas cambian si tenemos un telescopio, porque estos instrumentos poseen un espejo con una gran superficie que recoge mucha más luz que nuestros ojos y, además, sus lentes concentran toda esa luz en un haz lo bastante pequeño como para que pase a través de nuestra pupila. Esta luz concentrada es mucho más intensa que la original y nos permite ver objetos muy tenues y lejanos, así que, en cierta manera, un telescopio es un instrumento que sirve como una «ampliación» artificial de nuestras pupilas.
Ahora bien, como puedes imaginar, esta rápida pérdida de intensidad con la distancia no es un fenómeno exclusivo de la luz visible, sino que afecta a las ondas electromagnéticas que tienen cualquier otra longitud de onda..., incluyendo las que utilizan nuestros dispositivos electrónicos para transmitir información de forma inalámbrica.
Un momento... ¿Cómo? ¿Me estás diciendo que los móviles emiten luz para comunicarse entre sí?
Así es, voz cursiva, aunque es un tipo de luz que nuestros ojos no son capaces de detectar. El proceso es mucho más complejo de lo que voy a explicar, pero, en resumidas cuentas, nuestros dispositivos se comunican entre sí a través de pequeñas «bombillas» que parpadean constantemente y emiten pulsos de luz con dos longitudes de onda distintas en los que está codificada la información que se transmiten, como si fueran los unos y los ceros de un ordenador. Esas «luces» que utilizan nuestros dispositivos electrónicos son invisibles para nosotros, porque su longitud de onda ronda los 12,5 centímetros, lo que las coloca a caballo entre las microondas y las ondas de radio, muy lejos del rango de los 380 a los 740 nanómetros que nuestros ojos son capaces de detectar.
Teniendo esto en cuenta, el motivo por el que perdemos tan fácilmente la señal de wifi es que el rúter se comunica con nuestros ordenadores o nuestros teléfonos móviles a través de estas ondas electromagnéticas invisibles, que, igual que la luz, se debilitan de manera cuadrática con la distancia. Esto significa que, si, por ejemplo, nos encontramos a diez metros del repetidor de wifi y nos alejamos un metro más, la señal se volverá un 18 % más débil, pese a que solo estemos un 10 % más lejos. Por tanto, si nuestro teléfono las estaba pasando canutas para mantenerse conectado a diez metros del rúter, esa gran caída de la intensidad que se producirá al alejarnos un metro más acabará cortando la conexión... Y empezará a gastar los valiosos y escasos datos móviles que tenemos contratados.
Captado, pero si la intensidad de la radiación electromagnética decae tan rápido con la distancia, ¿por qué podemos usar nuestros móviles para hablar con gente que está a miles de kilómetros de nosotros? ¿Cómo puede ser que la señal llegue tan lejos?
Buena pregunta, voz cursiva. Ten en cuenta que nuestros teléfonos móviles no se comunican directamente entre sí porque, incluso aunque fueran capaces de emitir ondas tan intensas que se pudieran detectar a miles de kilómetros de distancia, la masa de nuestro propio planeta esférico impediría que llegaran al destinatario. Por suerte, existe una solución que permite solventar estos dos problemas a la vez: construir una red de antenas que capten la señal de cada teléfono móvil y la transmitan entre ellas hasta que alcancen el dispositivo con el que se quiere comunicar y que, además, sean lo bastante altas como para que se «asomen» por encima de la curvatura de la Tierra y puedan mandar señales hacia lugares más lejanos (o recibirlas desde más lejos).
En las ciudades, las torres que contienen estas antenas suelen estar separadas por unos dos o tres kilómetros, pero en zonas rurales, donde la población está mucho más dispersa, las antenas más grandes podrían llegar a captar señales 3G y 4G emitidas por teléfonos móviles situados hasta a doscientos kilómetros de distancia.1 Sea como sea, el caso es que la señal de los móviles se conserva durante su camino a nuestro destinatario porque va pasando por una multitud de antenas que la vuelven a emitir con la intensidad adecuada hasta que alcanza su destino.
Ostras, ¿y cómo se comunican con la Tierra las sondas espaciales que se encuentran a cientos de millones de kilómetros? ¿Es que también hay una red de antenas instalada en el espacio?
De momento no, voz cursiva. En este caso, la solución es diferente.
Como la causa principal de esta rápida pérdida de intensidad es que las ondas electromagnéticas se propagan de manera esférica y solo una pequeña parte de la energía acaba dirigida en la dirección del destinatario de la información que contiene codificada. Por tanto, esa pérdida de señal se puede mitigar si se focaliza toda la intensidad de las ondas electromagnéticas en la dirección en la que quieres enviar el mensaje. Eso es precisamente lo que hacen las antenas parabólicas: el emisor de estas antenas produce un frente esférico de ondas, pero la geometría del plato provoca que todas las que inciden sobre ella reboten hacia la dirección en la que está apuntando.
Este mismo proceso no solo lo utilizan las sondas espaciales para mandar señales de radio a la Tierra desde lugares muy lejanos, sino que también se usa para recibir mejor esas señales: las agencias espaciales tienen enormes antenas parabólicas de varias decenas de metros de diámetro que recogen las débiles ondas de radio que inciden sobre su extensa superficie y las concentran en un punto muy pequeño para amplificarlas. En realidad, estas antenas que «observan» el cielo en busca de señales de radio hacen lo mismo que un telescopio de luz visible, en el sentido de que utilizan una gran superficie para amplificar una señal muy débil, permitiendo que se pueda observar con más facilidad. Por eso, este tipo de antenas se llaman radiotelescopios.
Para que te hagas una idea de cuánto aumenta la distancia a la que se pueden transmitir señales si se focalizan con una antena parabólica, la sonda Voyager 1 se lanzó en 1977 y sigue transmitiendo información a la Tierra mientras se aleja del Sol, a una distancia de 21.681.738.980 kilómetros de nuestra estrella en el momento en que escribo estas líneas. Y esta distancia habrá aumentado aún más cuando leas esta frase, porque se está alejando a unos diecisiete kilómetros por segundo, así que, si te interesa conocer su posición actual, te dejo un enlace en las «Notas» en el que se puede seguir «en vivo» la trayectoria tanto de la Voyager 1 como de la Voyager 2.2
Sí, vale, muy interesante, pero ¿qué puñetas tiene que ver todo esto con la paradoja de Olbers?
¡Cierto! Se me olvidaba, voz cursiva: me habías comentado que un universo infinito con un número ilimitado de estrellas es compatible con nuestro cielo oscuro porque la luz de las más lejanas perdería tanta intensidad durante su camino hasta la Tierra que sería imperceptible cuando llegara. Pero, en realidad, esa lógica tampoco es correcta porque, aunque la intensidad del brillo de una estrella disminuye de manera cuadrática con la distancia, nunca llega a desaparecer del todo. De hecho, para que un rayo de luz se extinga por completo, tendría que recorrer una distancia infinita. Por tanto, aunque en un universo infinito la luz de las estrellas más lejanas sería muy tenue cuando llegara a la Tierra, la concentración de estrellas en cada punto del cielo sería tan alta que todos esos débiles rayos de luz sumados seguirían iluminando el firmamento entero como si fueran los píxeles de una pantalla gigante.3
Pues eso demuestra precisamente que la paradoja de Olbers está bien planteada: como la atenuación cuadrática de la luz no evitaría que el cielo entero estuviera iluminado en un universo infinito, eso debe de significar que vivimos en un universo finito, ¿no?
Pues no necesariamente, voz cursiva, porque existen otros fenómenos que sí son capaces de proporcionarnos un cielo nocturno oscuro en un universo donde la cantidad de estrellas es infinita... Pero, ojo, porque esto solo puede ocurrir si el universo no es estático.
Me explico.
Hasta ahora hemos visto que la luz visible que nuestros ojos pueden detectar representa una fracción minúscula de todas las longitudes de onda que las ondas electromagnéticas pueden adoptar. Y, además, también he comentado que existen otras formas diferentes de «luz» que tienen propiedades distintas en función de cuál sea su longitud de onda, y que son invisibles al ojo humano, como las ondas de radio, la radiación infrarroja o la ultravioleta. O sea, que, en el fondo, lo que distingue cada uno de estos tipos de radiación electromagnética es lo «estiradas» que están sus ondas.
Humm... Si la única diferencia entre estas ondas es lo «estiradas» que están, ¿eso significa que se puede transformar un tipo de radiación electromagnética en otro modificando su longitud de onda?
Exacto, voz cursiva. Es más, si tienes coche, puedes transformar unas ondas en otras por tu cuenta con el siguiente experimento: ve con un amigo a una calle desierta y alejada del tráfico, baja del coche, camina unas decenas de metros calle abajo y dile a tu amigo que conduzca el coche por delante de ti pulsando la bocina en todo momento. Si prestas atención, notarás que el sonido de la bocina se vuelve cada vez más agudo cuando el coche se acerca, pero, cuando pasa de largo y se empieza a alejar, su tono se irá haciendo más grave.
Es lo mismo que sucede cuando pasa una ambulancia, ¿no?
Correcto, si no tienes a tu disposición un coche, también puedes presenciar este fenómeno si sales a la calle y esperas a que pase una ambulancia. Lo importante es que en ningún caso intentes hacer este experimento si estás dentro de la ambulancia, porque, independientemente de cómo hayas llegado allí, lo más probable es que no sea la situación más adecuada.
En cualquier caso, este fenómeno ocurre porque un coche que está en movimiento comprime las ondas de sonido que emite frente a él, mientras que las que se propagan en la dirección contraria se distancian entre sí. Como resultado, las que hay frente a la ambulancia tienen una longitud de onda más corta y su tono se vuelve más agudo, mientras que las ondas que hay tras el vehículo están más separadas entre sí y suenan más graves, como hemos visto en el capítulo 8.
Esta distorsión de las ondas producida por el movimiento de la fuente que las emite se llama efecto Doppler, y no es un fenómeno exclusivo del sonido, sino que afecta a cualquier tipo de onda... Y, por supuesto, las ondas electromagnéticas de la luz no son una excepción: en cuanto una fuente de luz se empieza a mover, las ondas que emite en la dirección de su movimiento se comprimirán y las que deja atrás se van a estirar. Y, como el color de la luz visible depende de su longitud de onda, eso significa que las ondas de la luz que hay frente a esa fuente se comprimirán y se volverán más azuladas, mientras que las que quedan tras ella se estirarán y adoptarán un tono más rojizo.
¡Ostras! ¿Eso significa que los faros de los coches tienen un color más azulado de lo normal cuando se acercan hacia nosotros?
Qué va, voz cursiva. Aunque, técnicamente, este fenómeno ocurre a cualquier velocidad, no notamos sus efectos en nuestra vida diaria porque solo se vuelven perceptibles cuando la fuente de luz se mueve tremendamente deprisa. Para que te hagas una idea, si un coche se acerca hacia nosotros a 120 kilómetros por hora y sus faros emiten luz amarilla de 575 nanómetros, el efecto Doppler reducirá su longitud de onda unos 0,0000638 nanómetros. Teniendo en cuenta que la luz amarilla abarca más o menos el rango de longitudes de onda que va de los 560 a los 590 nanómetros, esa variación representa un cambio de tono tan mínimo que no es perceptible.
Para que la luz amarilla de los faros experimentara algún cambio de color apreciable, como por ejemplo, que adoptara un tono rojizo de 650 nanómetros, nuestro coche se tendría que desplazar a casi 36.600 kilómetros por segundo, una velocidad muy superior a la de las balas (0,33 kilómetros por segundo) o incluso a la de la Estación Espacial Internacional (7 kilómetros por segundo). De hecho, esos 36.600 kilómetros por segundo superarían con creces la velocidad que se necesita para escapar del dominio gravitatorio de nuestra galaxia desde la posición del Sol (551 kilómetros por segundo),4 y, en teoría, nos permitirían salir al espacio intergaláctico... Pero, en la vida real, nuestro viaje terminaría muy rápido, porque un objeto que se moviera a través de la atmósfera a estas velocidades se desintegraría al instante como un meteoro, debido al intenso calor producido por la fricción del aire. Si este escenario ha despertado tu interés, dejo un enlace a un artículo de mi blog en las «Notas», donde se analiza con más detalle.5
¡Espera un momento, escéptico de pacotilla! ¡Yo tengo la certeza de que alguna vez he visto coches alejándose de mí a esa velocidad sin que se desintegren!
Esas luces rojas eran las luces traseras, no los faros, voz cursiva.
¡Ah!... Cambiando de tema, si se necesitan velocidades tan altas para observar el efecto Doppler, ¿este fenómeno tiene alguna aplicación en nuestra vida cotidiana?
Pues sí, voz cursiva. De hecho, aprovecho que estamos hablando de ir muy deprisa en coche para informarte de que podemos agradecer nuestras multas por exceso de velocidad al efecto Doppler.
Algunos radares de tráfico calculan la velocidad a la que los coches se acercan hacia ellos emitiendo ondas de radio y analizando cuánto cambia su longitud de onda después de que reboten sobre su carrocería. Esto es posible porque, si un coche se está moviendo hacia el radar, la onda de radio que reflejará tendrá una longitud de onda ligeramente más corta que la que había incidido sobre él, porque, entre el tiempo que transcurre desde que un pico de la onda rebota contra su superficie y hasta que llega el siguiente, el vehículo se habrá movido un poco en la dirección de la que proceden y la distancia que hay entre los dos se reducirá un poco tras el rebote. O sea, que, según cuánto cambie la longitud de onda de esas ondas de radio reflejadas, el radar puede calcular a qué velocidad se estaba moviendo el coche. Y, si íbamos demasiado flipados, se pondrá en marcha el maravilloso mecanismo que nos hará llegar una carta de la Dirección General de Tráfico.
Pero, además de ayudar a mantener las carreteras controladas, el efecto Doppler también tiene otras aplicaciones más... cósmicas.
En el capítulo 16 hemos visto que cada elemento tiende a emitir ciertas longitudes de onda muy concretas cuando sus átomos están excitados, y que este detalle se puede aprovechar para averiguar de qué están compuestas las estrellas: si se descompone la luz de una estrella con un prisma en sus colores primarios, en el arcoíris resultante se observarán líneas verticales especialmente brillantes que se corresponderán con los colores que los átomos están emitiendo con más intensidad. Pues bien, si una estrella se mueve lo bastante deprisa en nuestra dirección, el efecto Doppler comprimirá todas las longitudes de onda de su luz, y todas esas líneas se desplazarán hacia la región azul del espectro visible. Si, en cambio, la estrella se está alejando, la onda se estirará y las líneas se desplazarán hacia el color rojo.
Por tanto, se puede averiguar la velocidad de una estrella y la dirección en la que se mueve descomponiendo su luz y midiendo cuánto se han desplazado estas líneas respecto a la posición en la que se encontrarían si la luz hubiera sido emitida desde una fuente estática. Y así es como sabemos, por ejemplo, que nuestro sistema solar da vueltas alrededor del núcleo galáctico a unos 230 kilómetros por segundo, y que esa velocidad es típica de las estrellas que se encuentran a esta distancia del centro de la galaxia, que rondan entre los 210 y los 240 kilómetros por segundo.
Ahora bien, en cuanto los astrónomos empezaron a utilizar este método para calcular a qué velocidad y en qué dirección se mueven las galaxias, notaron algo curioso: exceptuando los cuarenta miembros que forman el Grupo Local de galaxias al que pertenece la Vía Láctea, el resto de los centenares de miles de millones de galaxias que hay en el universo observable se están alejando de nosotros. Por tanto, parecía que el universo no era estático, como mucha gente había sostenido hasta entonces, sino que se estaba expandiendo. Y, por si eso fuera poco, esa expansión se acelera con la distancia, de modo que los objetos más lejanos se alejan mucho más deprisa de nosotros que los que están más cerca.
¡Ah, vale, eso lo cambia todo! Si las galaxias que están más lejos se alejan más deprisa, eso significa que el efecto Doppler provocado por su movimiento habrá incrementado tanto la longitud de onda de la radiación electromagnética que emiten que su luz visible se habrá transformado en otros tipos de ondas menos energética que el ojo humano no puede ver, como la luz infrarroja. O sea, que un cielo nocturno oscuro es compatible con un universo infinito, pero solo si el universo está en expansión.
Por ahí van los tiros, voz cursiva. Es cierto que el movimiento de las galaxias modifica la longitud de onda de la luz que emiten y contribuye a que ésta llegue a la Tierra convertida en formas de radiación electromagnética menos energéticas, pero existe otro mecanismo que estira esa luz aún más.
Que el universo «esté en expansión» no significa simplemente que las galaxias se estén moviendo a través del espacio y alejándose unas de otras, sino que el propio espacio se está hinchando y arrastrando consigo toda la materia que alberga, de manera parecida a la que la corriente de un río arrastra las cosas que flotan en el agua. Además, como el ritmo de esa expansión se incrementa con la distancia, la separación entre las regiones del universo que están más alejadas aumenta mucho más rápido que la de las cercanas. Y, a su vez, a medida que la distancia entre dos galaxias aumenta, la velocidad a la que se separan se acrecienta cada vez más.
De hecho, ahora mismo hay galaxias tan lejanas que se están distanciando de nosotros a velocidades superiores a la de la luz, por lo que la luz que están emitiendo nunca podrá llegar hasta nosotr...
¡¿Qué?! ¡Creía que nada podía superar esa velocidad!
Y así es, voz cursiva. Las leyes de la física impiden que cualquier objeto con masa sea acelerado hasta la velocidad de la luz, porque eso requeriría una cantidad de energía infinita, pero no impiden que el espacio se expanda tan deprisa que las galaxias que contiene se acaben alejando a una velocidad igual o superior a la de la luz.
Si esta idea no te convence, piensa otra vez en la analogía del río: la velocidad a la que los seres humanos podemos nadar está limitada a unos pocos kilómetros por hora, pero si dejamos que el agua nos arrastre corriente abajo, podremos superar con creces ese límite de velocidad que nos impone nuestro propio cuerpo. Pues, salvando las distancias, eso es lo que les ocurre a esas galaxias que el espacio está arrastrando y alejando a velocidades superiores al límite impuesto por la luz.
En cualquier caso, el hecho de que el universo se esté expandiendo también afecta a las ondas electromagnéticas, porque el espacio intergaláctico va «estirando» la luz que pasa a través de él mientras se expande e incrementando su longitud de onda durante su camino hacia la Tierra. Y, cuanto más alejada esté la galaxia en cuestión, más estirada llegará su luz hasta nosotros. Este fenómeno se llama corrimiento al rojo, y es el causante de que la luz de las galaxias más lejanas llegue a la Tierra convertida en otros tipos de radiación electromagnética que son invisibles al ojo humano, como las microondas.
Querrás decir «los» microondas.
No, porque no me refiero al aparato que usas para calentar la comida, voz cursiva, sino a la región del espectro electromagnético de las microondas. El caso es que, técnicamente, nuestro cielo nocturno oscuro podría ser compatible con un universo infinito que contiene una cantidad ilimitada de estrellas, porque, debido al efecto Doppler y el corrimiento al rojo producido por la expansión del espacio, la luz de las más lejanas se habría convertido en radiación invisible en cuanto llegara a la Tierra. Pero, por supuesto, este escenario solo es compatible con un universo en expansión. Si fuera estático, no habría nada que modificara la longitud de onda de la luz visible emitida por una cantidad infinita de estrellas, y nuestro cielo nocturno estaría completamente iluminado.
Vale, a ver si me ha quedado claro. Como el cielo nocturno no está completamente iluminado y el espacio se está expandiendo, eso significa que el universo es infinito, ¿no?
Pues no, voz cursiva; lo cierto es que aún no sabemos si el universo es finito o infinito. Lo único que sabemos es que la luz más antigua que podemos observar fue emitida poco después del big bang (hace unos 13.800 millones de años) por unos objetos que hoy en día se encuentran a unos 43.000 millones de años luz de distancia, porque llevan mucho tiempo alejándose de nosotros a velocidades superlumínicas. El conjunto de todos esos objetos de los que podemos observar alguna luz forma el «universo observable», que tiene un diámetro de 96.000 millones de años luz.
Ahora bien, ¿el espacio continúa, para siempre, más allá de esta frontera, o tiene una extensión limitada? No lo sabemos, porque los objetos que se encuentran más allá de esta región se han estado alejando de nosotros a velocidades superiores a las de la luz desde hace miles de millones de años, así que su luz nunca podrá llegar hasta nosotros. Por tanto, como la luz de los objetos más lejanos ni siquiera puede llegar hasta nosotros, no sabemos si la cantidad de galaxias (y, por tanto, de estrellas) que hay ahí fuera es finita o infinita... Y, por consiguiente, el planteamiento de la paradoja de Olbers no ayuda mucho a esclarecer esta cuestión.
Pues vaya chasco, con todo el hype que le has dado a este asunto en este capítulo.
Bueno, voz cursiva, pero es que ahora llega un giro inesperado: aunque la paradoja de Olbers no nos sirva, lo cierto es que sí existe un brillo omnipresente en el firmamento que ilumina todos y cada uno de los puntos del cielo nocturno. Y del diurno también, por si fuera poco.
¡Mentira! ¡Yo nunca he visto ese brillo!
Lo sé, lo sé, no podemos ver ese brillo con nuestros propios ojos, porque no está hecho de luz visible, sino de microondas.
¡Ajá! ¡Eso confirma lo que siempre había sospechado! ¡Vivimos en un universo infinito que contiene infinitos planetas en los que infinitas civilizaciones han inventado el microondas y todas están usándolo para calentar infinitos platos de...!
¡Otra vez! ¡«Microondas» es el nombre de la «luz» cuyas ondas electromagnéticas tienen una longitud de onda de entre un milímetro y un metro, no solo del aparato que las utiliza para calentar la comida! Pero, bueno, si nuestros ojos fueran capaces de detectar este tipo de radiación, veríamos el cielo entero iluminado por un brillo de microondas muy uniforme que tendría una mayor intensidad en las longitudes de onda de entre tres milímetros y quince centímetros.6
Ah, vaya... ¿Y de dónde sale entonces toda esa radiación?
Pues, curiosamente, son los restos del brillo visible que iluminaba el universo entero poco después de su formación, cuya luz ha sido estirada por la expansión del espacio durante 13.800 millones de años.
Me explico.
Todo apunta a que, en sus orígenes, toda la energía del universo estaba comprimida en una singularidad, un estado tan extremadamente caliente y denso que los modelos físicos actuales no son capaces de describir. Y, por una causa que aún se desconoce, esa singularidad se empezó a expandir hace 13.800 millones de años, un evento que se conoce como el big bang.
La física actual sí que permite describir con gran precisión todo lo que ocurrió a partir del instante inmediato en el que esa singularidad se empezó a expandir: a medida que el universo se hinchaba, su energía se repartía por un volumen cada vez mayor, y su temperatura empezó a disminuir lo suficiente como para que aparecieran las cuatro fuerzas que rigen el universo y las partículas más fundamentales, los quarks, que comenzaron a unirse entre sí formando los protones y los neutrones que darían lugar a los núcleos atómicos de los dos primeros elementos químicos: el hidrógeno y el helio.
Ahora bien, durante los primeros centenares de miles de años de existencia del universo, la temperatura del espacio era tan alta que los electrones no se podían unir con los núcleos atómicos para formar átomos propiamente dichos, que tienen una carga eléctrica neutra. O sea, que, durante este periodo, el espacio estaba repleto de partículas con carga eléctrica (electrones, protones y núcleos de helio) que, al estar extremadamente calientes, emitían grandes cantidades de luz. Pero, claro, al mismo tiempo, la aglomeración de partículas cargadas que ocupaba el espacio era tan densa que cualquier rayo de luz que emitiera una de ellas acababa siendo absorbido o dispersado por alguna de sus vecinas poco después. Por tanto, aunque la materia estaba produciendo grandes cantidades de luz durante la infancia del universo, el espacio era opaco, porque esa luz no podía recorrer grandes distancias sin ser absorbida.
Unos 380.000 años después de que tuviera lugar el big bang, la temperatura ya había bajado lo suficiente (hasta unos 3.750 ºC) como para que los electrones se empezaran a unir con los protones y los núcleos de helio, y formaran los primeros átomos neutrales. Y, a medida que la cantidad de partículas con carga eléctrica que flotaba por el espacio disminuía, la luz pudo empezar a cubrir grandes distancias a través del universo sin ser absorbida, y el espacio se volvió transparente.
Si la Tierra hubiera existido en este periodo, salir a la calle por la noche habría sido toda una experiencia porque... Bueno, porque no existiría la noche, ya que el cielo entero estaría iluminado por el brillo visible y uniforme que estaba emitiendo toda esa materia incandescente que inundaba el espacio. Pero, por suerte para los vampiros, esta situación no duró mucho tiempo, porque la materia se continuó enfriando hasta que dejó de emitir luz visible, y la expansión acelerada del espacio fue «estirando» toda esa luz residual y transformándola en radiación invisible para el ojo humano. Y aquí estamos, casi 13.800 millones de años después, observando los restos de la luz que inundaba el universo cuando solo tenía 380.000 años, ahora convertidos en un brillo de microondas que está presente en todos los puntos del cielo.
El brillo de esta radiación de fondo de microondas es muy uniforme en todo el cielo, pero, aun así, presenta pequeñas variaciones de intensidad en cada punto del firmamento que reflejan en qué regiones había más o menos materia en el momento en que el espacio se volvió transparente. Y, aunque los cúmulos de gas que emitieron la luz que se ha acabado convirtiendo en este fondo de microondas han estado evolucionando durante estos 13.800 millones de años, convirtiéndose en galaxias, estrellas y planetas, lo cierto es que empezaron a alejarse de nosotros a velocidades superiores a las de la luz hace miles de millones de años... Y ese ritmo no hará más que incrementarse con el tiempo. Por tanto, la única información que jamás tendremos sobre las galaxias que se encuentran en estas regiones lejanas del espacio es esa «fotografía» del universo primigenio que nos proporciona la radiación de fondo de microondas.
O sea, que tratar de imaginar el aspecto que tienen hoy en día esas galaxias lejanas es como intentar deducir cómo sería la cara de un hermano al que nunca conociste, basándote únicamente en una ecografía que le hicieron cuando aún era un feto en las primeras etapas de la gestación.
Uf... No sé qué decirte... Pero imagino que sí, que en cierta medida se podría ver así.
Lo imaginaba. Por cierto, eso de que todo el cielo está iluminado por microondas me ha preocupado un poco... Esa luz residual que emitió el universo cuando era joven no estará friéndonos la cabeza como si fuéramos un paquete de comida precocinada, ¿no?
Pero ¿qué obsesión tienes con los microondas?... Bueno, mira, ¿sabes qué te digo? Vamos a aclarar algunos conceptos sobre este tipo de radiación electromagnética para que veas que no tienes de qué preocuparte.