ASÍ SERÁ EL FINAL DEL UNIVERSO

Cuaderno de Ciencias
Miércoles 20 de octubre 10:54
Por Miguel Artime

La vía láctea actúa como si tuviera todo el tiempo del mundo por delante. Sus brazos en espiral giran alrededor de su punto central, y a pesar de que en algunos de estos brazos nacen nuevas estrellas a partir del gas que cae como lluvia fina desde el espacio intergaláctico, lo cierto es que la galaxia - y el universo - también encontrarán su final.
Nuestro sol y otras estrellas similares morirán un buen día, mucho antes que la galaxia, pero de momento en las calderas estelares de Orión y Taurus siguen naciendo nuevas estrellas que las sustituyen.
Otras estrellas más grandes desaparecerán como supernovas, pero la mayoría de las estrellas perecerán modestamente dejando atrás brasas que palidecerán con el tiempo. De hecho, la vida de una estrella viene determinada por su masa. Por norma general, las pequeñas viven más tiempo.
Pero ¿cómo será el final de nuestra galaxia?
Se especula que llegará despacio, a medida que la masa que compone las estrellas quede encarcelada. Las estrellas grandes viven deprisa y mueren de forma explosiva creando supernovas. Tras ellas queda una estrella de neutrones o un agujero negro, ambos cuerpos sin capacidad de emitir luz.
Las estrellas similares al Sol y las que tienen menos masa, morirán dejando tras de sí enanas blancas, que vienen a ser brasas ricas en carbono que van enfriándose lentamente. Gradualmente el ciclo de vida y muerte de las estrellas se romperá de forma irrevocable. Con el tiempo más y más masa quedará atrapada en restos estelares compactos, o en enanas blancas que se enfrían.
En el resto de las galaxias el escenario será similar. Poco a poco la luz del universo irá apagándose gradualmente. Después de miles de billones de años todo el universo habrá sufrido un fundido en negro. Y sin embargo, por extraño que parezca, el fin de la luz no implicará el fin de la vida.
Las estrellas brillan convirtiendo en radiación una pequeña porción de la energía encerrada en la materia que las compone. Cuando su luz se apague, la fuente final de luz estelar será la energía gravitatoria.
Y es que aparte de la fusión nuclear, existen otras formas de convertir la energía gravitatoria en calor o radiación, por lo que incluso después de que todas las estrellas hayan palidecido, las civilizaciones que aún pululen por el universo en esos fatídicos tiempos, podrán sobrevivir recolectando la energía de los agujeros negros.
Aprovechando esa energía y si la nostalgia de una estrella la llevase a ese punto, esa anciana civilización podría crear estrellas artificiales.
Y todavía no hemos hablado de la energía oscura, la cual según los físicos es la culpable de que la expansión del cosmos se esté acelerando. La energía oscura es una manifestación del vacío puro del espacio que provoca un efecto opuesto a la gravedad: repele en vez de atraer.
Para las teorías fundamentales la existencia de la energía oscura supuso algo embarazoso ya que ninguna la había predicho y hasta el momento nadie sabe cómo puede el vacío puro contar con una propiedad tan extraña.
Hay quien piensa que la energía oscura varía con el tiempo y el espacio. Si la energía oscura crece, hará que el tejido del universo se desenmarañe en aproximadamente 20 billones de años en un punto llamado "gran desgarramiento".
Si esta teoría es cierta, esto haría que primero las galaxias, luego las estrellas y al final los propios átomos, se rompiesen por la acción de la energía oscura. Como resultado de esta fatalidad, nada podría sobrevivir.
En ausencia del gran desgarramiento, la aceleración cósmica irá retirando a las galaxias de nuestra vista a un ritmo regular. Después de 100 billones de años, la mayoría de las galaxias se retirarán a una velocidad superior a la de la velocidad de la luz, dejando tras ellas imágenes congeladas finales del borde de nuestro horizonte.
Las Vías Láctea y Andrómeda se mezclarán y nuestra visión del universo acabará en el borde de esta supergalaxia.
A escalas de tiempo aún más largas, las familiares estructuras gravitatorias que nos enseñan en el colegio terminarán por despegarse. Cuando pasen de 10^15 años, los planetas acabarán por separarse de sus estrellas muertas y navegarán a la deriva por el espacio interestelar.
En 10^19 años las estrellas se separarán de sus galaxias y flotarán por el espacio intergaláctico.
Finalmente según la mayoría de las teorías que unifican las partículas fundamentales en términos de una única súper-fuerza, pasados 10^35 años el protón dejará de ser estable y terminará por descomponerse.
Para que nos demos cuenta de lo vasta de esta última escala de tiempo, podemos decir que en esos términos el tiempo transcurrido desde el origen del universo hasta la actualidad representa sólo un milisegundo.
La descomposición de los protones será el heraldo que anunciará una larga fase final de desintegración del universo en el que todo se viene abajo. Tras la descomposición de los protones, el átomo estable pasará a mejor vida, lo cual supone un reto mayúsculo para las formas de vida (si es que aún siguen ahí).
Finalmente caerá el telón con la lenta evaporación de los agujeros negros mediante un proceso llamado radiación de Hawking. Los más grandes terminarán por evaporarse transcurrida una inconcebible escala de tiempo de 10^98 años.
Podemos imaginar los últimos habitantes de ese ancianísimo universo a punto de expirar, arremolinados alrededor del fulgor de los rayos gamma que se evaporan del último agujero negro, contando historias infinitas acerca de lo que un día fue un universo que bullía en luz y vida.
Fue bonito mientras duró.

EL DESCUBRIMIENTO DE UN "BICHO DE ARSÉNICO" EXPANDE LA DEFINICIÓN DE LA VIDA

Diciembre 2, 2010: Con el apoyo de la NASA, un grupo de investigadores ha descubierto el primer microorganismo terrestre capaz de desarrollarse y reproducirse utilizando arsénico, un elemento químico muy tóxico. El microorganismo, que vive en el Lago Mono, California, sustituye al fósforo por arsénico para construir su ADN y otros componentes celulares.

"La definición de la vida acaba de expandirse", dijo Ed Weiler, administrador asociado de la NASA para el Directorio de Misiones Científicas, en las oficinas centrales de la agencia, ubicadas en Washington. "Conforme avanzamos en nuestros esfuerzos por encontrar signos de vida en el sistema solar, tenemos que ampliar nuestro pensamiento, hacerlo más diverso y considerar que puede existir vida de una manera diferente a la que conocemos".
El hallazgo de una composición bioquímica alternativa alterará los libros de texto de biología y expandirá el alcance de la búsqueda de vida fuera del planeta Tierra. La investigación será publicada en la edición de esta semana de la revista Science Express.
Carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre son las seis piezas básicas de todas las formas de vida conocidas en la Tierra. El fósforo es parte de la columna vertebral química del ADN y del ARN, las estructuras que transportan las instrucciones genéticas para la vida, y es considerado un elemento esencial para todas las células vivas.
El fósforo es un componente esencial de la molécula que transporta la energía en todas las células (el adenosín trifosfato) y también de los fosfolípidos que conforman todas las membranas celulares. El arsénico, aunque es químicamente similar al fósforo, es venenoso para la mayoría de los seres vivos en la Tierra. El arsénico destruye los senderos del metabolismo porque, químicamente, se comporta de manera similar al fosfato.
"Sabemos que algunos microbios pueden respirar arsénico, pero lo que encontramos es un microbio que hace algo completamente distinto: construye partes de sí mismo con el arsénico", dijo Felisa Wolfe-Simon, una becaria de Investigación en Astrobiología para la NASA, en el Centro de Estudios Geológicos de Estados Unidos (U.S. Geological Survey, en idioma inglés), en Menlo Park, California, y quien dirigió al equipo que llevó a cabo la investigación. "Si algo aquí en la Tierra puede hacer algo tan inesperado, ¿qué más puede hacer la vida que aún no hemos visto?"

El microbio recién descubierto, la cepa GFAJ-1, es miembro de un grupo común de bacterias, las Gammaproteobacterias. En el laboratorio, los investigadores lograron exitosamente que los microbios del lago crecieran con una dieta muy baja en fósforo y muy generosa en arsénico. Cuando los investigadores quitaron el fósforo y lo reemplazaron con arsénico, los microbios continuaron creciendo. Análisis posteriores indicaron que el arsénico estaba siendo usado para producir los componentes básicos de las nuevas células de GFAJ-1.
El punto crucial que los científicos investigaron consistió en saber, para el microbio que creció en el arsénico, cuándo fue el arsénico incorporado en la maquinaria bioquímica vital del organismo, como lo es el ADN, las proteínas y las membranas celulares. Una variedad de técnicas sofisticadas de laboratorio fueron usadas para determinar dónde fue incorporado el arsénico.
El equipo escogió explorar el Lago Mono debido a su química inusual, especialmente su alta salinidad, su alta alcalinidad y sus altos niveles de arsénico. Esta química es, en parte, una consecuencia del aislamiento del Lago Mono de sus fuentes de agua dulce durante un período de 50 años.

Los resultados de este estudio aportarán información valiosa a investigaciones en muchas áreas, incluyendo el estudio de la evolución de la Tierra, la química orgánica, los ciclos bioquímicos, la lucha contra las enfermedades y la investigación de la Tierra como sistema. Estos hallazgos también abren nuevas fronteras en el campo de la microbiología y de otras áreas del conocimiento.
"La idea de bioquímicas alternativas para la vida es común en la ciencia ficción", dijo Carl Pilcher, quien es el director del Instituto de Astrobiología de la NASA (NASA Astrobiology Institute, en idioma inglés), en el Centro de Investigaciones Ames (Ames Research Center, en idioma inglés), ubicado en Moffet Field, California. "Hasta ahora, una forma de vida que usa el arsénico como bloque fundamental era solamente teoría, pero ahora sabemos que un tipo de vida como ese existe en el Lago Mono".
El equipo de investigación incluye a científicos del Centro de Estudios Geológicos de Estados Unidos, de la Universidad Estatal de Arizona (Arizona State University, en idioma inglés), localizado en Tempe, Arizona, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (Lawrence Livermore National Laboratory, en idioma inglés), ubicado en Livermore, California, de la Universidad Duquesne (Duquesne University, en idioma inglés), en Pittsburgh, Pennsilvannia, y de la Fuente de Radiación Sincrotrónica de Stanford (Standford Synchroton Radiation LightSource, en idioma inglés), en Menlo Park, California.
El Programa de Astrobiología de la NASA (NASA Astrobiology Program, en idioma inglés), en Washington, contribuyó con fondos para las investigaciones a través de su Programa de Exobiología y Biología Evolutiva (Exobiology and Evolutionary Biology, en idioma inglés), así como del Instituto de Astrobiología (Institute for Astrobiology, en idioma inglés), de la NASA. El Programa de Astrobiología de la NASA apoya investigaciones sobre el origen, la evolución, la distribución y el futuro de la vida en la Tierra.
Créditos y Contactos
Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionaria Responsable de NASA: Ruth Netting
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips Traducción al Español: Carlos Román
Editora en Español: Angela Atadía de Borghetti
Formato: Carlos Román Zúñiga