Fernando Alonso, la expansión del universo y una “S” tumbada

El sonido

¿Cómo oye Fernando Alonso el motor de su coche cuando está pilotando? Pues todo el rato más o menos igual. Hombre, cuando cambia de marcha, cambia el sonido, claro… Pero básicamente, le suena igual todo el rato.

¿Y tú, cómo lo oyes tú? Pues….

mmmmmmiiiiiiiiiiIIIIIIIIIIIIIAAAAAaaaaaoooooonnnnnnnnnn!!!

O algo así. Tú oyes el motor del Ferrari de Alonso de un modo diferente a como lo oye él. Tú, primero, oyes crecer el sonido. Y hacerse más agudo. Y luego, cuando pasa, el sonido disminuye y se hace más grave. Es decir, lo oyes diferente si se acerca a ti que si se aleja.

Sonido
Fuente: MiS DiVaGuES

¿Y eso por qué? Primero te cuento lo que es el sonido: ondas que viajan. Una onda sonora, en realidad, no es otra cosa que átomos (más bien moléculas) chocando con átomos (o moléculas) y volviendo a su posición (bueno, en el aire no hay posición fija, pero más o menos). Y la partícula que ha recibido el choque empuja a otra, que a su vez empuja a otra, que a su vez… O sea, que las partículas se mueven poco, pero el empujón viaja lejos y rápido. El empujón es la onda sonora. El sonido son los empujones entre moléculas, que se propagan.

Lo que ocurre es que el Ferrari de Alonso no está quieto. Se mueve, y se mueve muy rápido. Así, en un momento dado, lanza una onda sonora. Y se mueve y sigue lanzando una y otra, y otra. Si se dirige hacia donde estás tú, todas esas ondas sonoras te llegan muy apretadas, muy seguidas. Porque las lanza acortando la distancia hacia ti. Pero si se está alejando, esas ondas se distancian, se aprietan menos. Porque las lanza mientras aumenta la distancia respecto de ti.

Ya sólo te queda por saber que las ondas apretadas se oyen agudas y que las ondas separadas se oyen graves. A esto se le llama efecto Doppler.

Ahora la luz

Efecto Doppler en la luz
Fuente: Shahen Hacyan

Pues resulta que la luz es también una onda. No como el sonido, no. La luz no son empujones entre moléculas. Pero aunque sea distinta, se comporta igual. También tiene su efecto Doppler. Sólo que la luz de algo que viene hacia mí (el equivalente al sonido agudo) es más azulada. Y la luz de algo que se aleja de mí (el equivalente del sonido grave) es más rojiza.

Un astrónomo, Edwin Hubble, se dio cuenta de que todas las galaxias nos enviaban luz enrojecida (esto, con los años, te lo contaré de otra manera, porque es mentirijilla, pero por ahora vale). Eso significaba que todas se estaban alejando de nosotros. Cabía dos explicaciones. Una, que estábamos en el centro del Universo y todas las demás huían como si quisieran evitar contagiarse de algo. Pero no era cierta. La otra, mucho más rara, resultó ser la verdad. Lo que ocurre es que el espacio (y el tiempo) se está estirando y las galaxias no se mueven, pero se alejan.

¿Que qué que qué que qué…?

Es más fácil de lo que parece. Imagina un globo deshinchado. Píntale, con un rotulador, unas marquitas redondas. Ahora ínflalo. ¿A que se alejan entre sí todas las marquitas? Lo que ocurre es que el globo se estira y las distancia. Pues al Universo le pasa lo mismo. Se está expandiendo.

Y para acabar miro hacia el pasado (y hacia el futuro)

Por eso otro científico, George Gamow, pensó que hubo un momento, en el pasado, en el que todo lo que hay en el Universo estuvo más junto, mucho más junto. Todo en un único punto. Y cuando digo todo, quiero decir todo. Es como si el globo estuviera deshinchado y encogido, muy encogido. Y de pronto, empezó a inflarse. A eso le llamó Big Bang.

Expansión del Universo
Fuente: La ciencia de la Mula Francis

Otro científico, Alan Guth, descubrió que el ritmo inicial de la expansión del Universo había sido rapidísimo. A eso le llamó inflación. Ese ritmo luego se frenó a lo largo del tiempo. Pero recientemente se ha descubierto que se está volviendo a acelerar, que en vez de frenarse cada vez más está tomando carrerilla.

¿Ves en el gráfico la forma que está tomando la velocidad de expansión? Primero muy rápida, luego más lenta, luego vuelve a acelerar. Este tipo de gráfica, que recuerda a una “S” tumbada, se llama sigmoidal. Esa sigmoidal describe el pasado y el futuro del Universo.

¿Por qué está pasando eso, por qué se está volviendo a acelerar? Eso es ya otra historia, en la que entra en juego una cosa rara, que aún no sabemos qué es, pero sabemos que existe. Dos cosas, en realidad. Energía “oscura” y materia “oscura” (se llaman así porque no se pueden detectar, porque somos ciegos a ella).

Otro día te cuento…

Búhos escuchando, terremotos y GSN

Desacople temporal de sonido en lechuzas
Fuente: Gary Ritchison

El cerebro de un búho es capaz de realizar una serie de complejos y rapidísimos cálculos que, partiendo del sonido emitido por un ratón, determinar su posición sin ayuda de la vista. Lo hace procesando las diferencias entre las señales sonoras que le llegan a un oído y a otro. Especialmente cuál llego antes y cual llegó después. También calcula, gracias a las variaciones de intensidad, si el ratón se está alejando, acercando o quieto. Y, balanceando la cabeza, cambia de ángulo varias ocasiones para verificar que ha interpretado bien la señal recibida.

¿Te extraña? Tú también eres capaz de hacerlo. Para comprobarlos sólo tienes que girar la cabeza mientras escuchas algo. Notarás que sabes de dónde viene. Tu cerebro hace lo mismo que el del búho. Pruébalo si no lo crees. ¡Hombre! El suyo es mejor, lo logra con precisión milimétrica (le va la comida en ello).

Y la sismología es aún mejor.

Las ondas sísmicas se comportan como el sonido, sólo que usan la piedra, y no el aire, para viajar. Hacen vibrar todo el planeta igual que el ratón royendo un fruto seco hace vibrar todo el aire. Y, por supuesto, se puede medir qué camino siguieron  las ondas símicas hasta llegar al sismógrafo de una estación de observación. Y a qué velocidad. Y con más o menos intensidad, en función de la distancia al seísmo. Igual que un ratón lejano se oye menos.

Sismograma
Fuente: Patricio Barros

En realidad, no a una estación, sino a muchas de ellas. Existe una red distribuida por todo el planeta, llamada GSN.

Y gracias a las diferencias de velocidad que se detectan entre sus llegadas a una o a otra estación, podemos saber cómo es el interior terrestre, qué materiales tiene y a qué profundidades.

Bueno, en realidad no es así. En realidad lo que podemos saber es cómo no es. Qué materiales son incompatibles con esas velocidades. Y descartando unos, y descartando otros, nos podemos ir haciendo un panorama del interior de la Tierra. Para lo que se necesita no un terremoto, sino muchos de ellos.

El interior de la Tierra es un lugar en el que no hemos estado. Y probablemente nunca iremos. Pero mezclando muchas informaciones de muchas fuentes (datos sísmicos principalmente, pero también de temperatura, magnetismo, densidad, flujo de calor, estudio de meteoritos, características orbitales y planetarias, rocas procedentes del interior, gases emitidos por volcanes…), juntando todo eso, te decía, vamos averiguando cada día más de cómo no es la Tierra.

Lo cual nos aproxima mucho más a cómo sí podría ser.