Detectar [una onda gravitatoria] es comparable a vaciar una jarra de agua en los océanos y medir cómo ha variado el nivel del mar, controlando, entre muchos otros factores, el oleaje incesante.

Roberto Emparán, Iluminando el lado oscuro del universo.

Cada vez que Roberto Emparan (España, 1967) intenta comprender las dimensiones del universo toma un lápiz y papel y escribe números descomunales elevados a enésimas potencias. Solo entonces comprende que hablamos de un mundo del que hasta ahora solo conocemos -dice- el 4%.  Emparán es uno de los físicos más reconocidos en agujeros negros y la física cuántica. El investigador en el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICREA) y autor de libro “Iluminando el lado oscuro del universo” (Ariel (2018) estuvo en Perú invitado por el Hay festival 2018 en Arequipa.  Ojo-Publico.com conversó con él sobre lo que aún nos falta conocer sobre el universo.

¿Cuál crees tú que es el principal problema que la física moderna debería resolver o investigar?

Hay un problema enorme, no sabemos de qué está hecho el 96% el universo. Y esto es una cosa que se descubrió más o menos al final del milenio pasado. El hallazgo estableció que en el universo hay componentes oscuros que no emiten ni absorben luz y que constituyen el 96% del contenido de energía y materia del universo. Todo aquello que conocemos lo vemos porque emite o absorbe luz, y eso solo lo hace el 4 % de la materia del universo. Las cosas de las que estamos hechos y de lo que está hecho nuestro mundo es una parte muy muy pequeña. A esos componentes los llamamos energía y materia oscura pero no sabemos qué son. Lo único que sabemos es que no se ven y que tienen un efecto gravitatorio sobre el universo. La energía oscura hace que la expansión del universo se acelere, y la materia oscura hace que las galaxias se mantengan unidas y no se separen. No sabemos más. Eso creo que es uno de los principales enigmas del universo.

El 4% de lo que sí conocemos es nuestro planeta, el universo, el sistema solar, las estrellas...

Las partículas de las que estamos hechos, electrones, núcleos atómicos, partículas de la luz que llamamos fotones. Todo esto sí lo conocemos, pero es solo el 4% del universo.

Pero para que el universo funcione...

Hace falta ese otro 96% y no lo estamos entendiendo. Y es un problema, una especie de escándalo (ríe).

No conocemos de qué está el 96% del Universo. Todo aquello que conocemos lo vemos porque emite o absorbe luz, y eso solo lo hace el 4 % de la materia.

¿Y qué hace falta para entender ese 96% desconocido? ¿El hallazgo de las ondas gravitacionales podría ayudar a comprender mejor el universo?

La ondas gravitacionales nos pueden dar más información, porque son una nueva manera de explorar el universo. Estas ondas se distinguen de las otras formas en las que hasta ahora hemos estudiado el universo en lo siguiente: casi todo lo que sabemos del universo lo sabemos porque ha recibido luz o algún tipo de radiación, infrarroja, ultravioleta, rayos x, rayos Gamma; todas estas son diferentes formas de luz. Entonces, casi todo lo que sabemos del universo lo sabemos por este tipo de luz o radiación. Las ondas gravitatorias son más bien una especie de sonido, necesitan espacio y tiempo para propagarse y hacen vibrar las cosas. Las ondas gravitatorias son este nuevo sentido que tenemos para entender el universo, es como si hasta ahora solo hubiéramos estado viendo una película muda; ahora tenemos acceso al sonido de la película, de sus actores, la experiencia es mucho más rica. Además, ahora podremos darnos cuenta de cosas que antes hubiera sido imposible de ver. Te pongo un ejemplo. Si yo pongo mis manos sobre mi rostro dejo de verte, pero te oigo. Puedo estar en casa metido en mi cuarto y no veo a mi vecino, pero si pone música sé que está ahí y lo oigo. El sonido puede traernos imágenes detalladas. Nos puede traer información desde mucho más lejos. Eso pasa con las ondas gravitatorias.

¿Qué podría ser lo más sorprendente que nos revelen estas ondas?

Nos pueden traer información sobre cosas que son invisibles, y que están ocultas porque quizás hay algo que nos está tapando, por ejemplo el comienzo del universo. Casi todo lo que sabemos del comienzo del universo lo sabemos indirectamente. Cuando uno observa muy lejos en el universo, también mira hacia atrás en el tiempo, porque la luz tarda en viajar. Utilizando la luz podemos ir ahora hasta más o menos 300 mil años después del Big Bang, es decir hacia los primeros 300 mil años de vida del universo, cuando este era opaco o demasiado denso y no se podía ver nada. Las ondas gravitatorias pueden atravesar esa oscuridad hasta el comienzo del universo. Sería parecido a la imagen de una ecografía, por ejemplo, de una mujer embarazada: sabes que tiene un niño, pero tú no lo ves. Ahora vamos a poder hacer una especie de ecografía cósmica del comienzo del universo. Ahora vamos a tener información directa, vamos a poder oir los ecos del comienzo del universo

Las ondas que predijo Albert Einstein nos van a permitir 100 años después entender el inicio de todo.

Las ecuaciones de Einstein le decían que debían existir ondas gravitatorias, oscilaciones de la elasticidad del espacio y tiempo. Él pensó que estas ondas eran demasiado débiles y que nunca tendríamos la tecnología suficiente para detectarlas. Nos ha tomado 100 años desarrollar una tecnología que Einstein ni siquiera imaginaba. Él tampoco sabía de la existencia de los agujeros negros, que son la fuente más potente de estas ondas gravitatorias.

¿Qué es lo que más te sorprende del universo hasta ahora?

Uy, creo que lo más importante que hemos aprendido del universo es que es enormemente grande, más de lo que hubiésemos podido imaginar. Es descomunal. El universo visible es finito, pero podría ser infinito más allá de lo que vemos. Seguro que más allá hay cosas, no sabemos hasta dónde, se extiende. El universo podría ser infinito, eso no lo sabemos y no sé si lo llegaremos a saber, pero el universo visible es mucho más grande que cualquier cosa que podamos asimilar en nuestra cabeza. Yo cuando intento hacerme la idea de lo grande que es y mentalmente no puedo, tengo siempre que poner números para ver. Hace 100 años se pensaba que era muchísimo más pequeño, ahora sabemos que es billones de veces más grande.

Y con millones de posibilidades de que exista vida en otro planeta.

Efectivamente. A mí me parece que es casi inevitable que haya vida en otro planeta, por lo enorme que es el universo. Los números de los que estamos hablando son tan descomunales, y si aquí ha surgido vida ha podido surgir seguramente en otros sitios. El tema son las enormes distancias y los límites a la velocidad por la que se puede viajar por el universo, que es la velocidad de la luz. Si queremos ir a la galaxia más cercana que es la de Andrómeda, tardaríamos más de un millón de años viajando a la velocidad de la luz. Entonces, comunicarnos o explorar otros planetas está más allá de las escalas de tiempo de la vida humana.

Creo que lo más importante que hemos aprendido del universo es que es enormemente grande, más de lo que hubiésemos podido imaginar.

Las películas futuristas hablan de la posibilidad de dormir a los humanos y que despierten  miles de años después de un viaje en el espacio...

También se habla de montar colonias, que se monte una especie de mini planeta que viaja con una colonia espacial y que va explorando … pero estamos hablando de escalas de tiempo descomunales. Tal vez de aquí en unos años o pocas décadas tengamos evidencia de planetas en los que hay vida, pero puede ser vida microscópica. Pero lo que un descubrimiento realmente importante en la historia de la humanidad sería entrar en contacto con vida inteligente. Yo creo que todo el mundo se lo plantea, los científicos también. La ciencia lo que nos da es el contexto para acotar las posibilidades y explorar.

Sería egoísta creer que estamos solos.

Sí. Yo creo el evento más importante en la historia de la humanidad sería entrar en contacto con otra inteligencia. ¿Qué vendría luego? No lo sabemos, porque bueno depende de esa otra inteligencia.

¿Cómo crees que se ha redefinido nuestra noción de tiempo espacio con los últimos hallazgos de la física?

Eso es lo que estamos trabajando. Einstein nos dio nuevas nociones. Nos dijo que el espacio y el tiempo son cosas dinámicas, que varían según el contenido de materia y energía. Ahora intentamos ir más allá. Los que nos dedicamos a estudiar la gravedad, en concreto lo que se conoce como gravedad cuántica, es intentar encontrar una descripción más fundamental de lo que es el espacio y el tiempo. El tiempo es raudamente más misterioso. Aún no tenemos buenas ideas de cómo hacer que emerja el tiempo. Pero estas son cosas que se están redefiniendo y que estamos intentando entender mejor.

También se redefinen las ideas sobre la posibilidad de viajar en el tiempo.

El viaje en el tiempo es otra cosa fascinante, no solamente por que a todos nos gusta la posibilidad de hacerlo. En física también es interesante y yo ahora lo estoy estudiando con mi grupo en la universidad de Barcelona. Hay que entender el viaje en el tiempo lo estamos haciendo siempre, nos guste o no. Nadie puede detener el tiempo, el tiempo pasa hacia adelante. Sabemos que se puede viajar en el tiempo hacia adelante a diferentes velocidades.

¿Pero podemos viajar hacia atrás?

Esto da mucho juego para ciencia ficción porque da lugar a situaciones paradójicas y a veces a cosas que parecen contradictorias. En este tema nos gustaría saber si la física, las leyes de la física, permiten viajar hacia atrás en el tiempo. Y yo creo que no, pero no hay un motivo claro en las leyes de la física que nos diga porqué es imposible o por qué debería ser imposible viajar atrás en el tiempo. Uno puede construir ciertas situaciones utilizando las ecuaciones de Einstein, entonces descubre que para que esto ocurra debe haber ciertos tipos de cosas como lo que llamamos energía negativa y esa energía no parece que existe en nuestro universo.

Aún no tenemos buenas ideas de cómo hacer que emerja el tiempo. Pero estas son cosas que se están redefiniendo y que estamos intentando entender mejor.

De lo que sí sabemos cada vez más es de los agujeros negros...

El nombre es de hecho una de las mejores invenciones comerciales en la historia de la física. Antes de que se les llamase agujeros negros se les llamaba otras cosas: Singularidades de Schwarzschild, estrellas congeladas. Pero uno no puede dar una charla popular diciendo que va a hablar sobre singularidades de Schwarzschild. Lo dice y se queda solo. Dices que hablarás de agujeros negros y tienes la sala llena.

Otro buen nombre comercial fue la Partícula de Dios, como se llamó al Bosón de Higgs

El Bosón de Higgs es una partícula importante, que completaba lo que conocemos sobre la física de partículas elementales. Llamarla Partícula de Dios a mí me parece exagerado. Además era una especie de juego de palabras del físico autor del libro (Leon M. Lederman). Él las llamaba “damn particle”, la maldita partícula, porque no se encontraba. Fue cuando hablaba con su editor del libro que salió el nombre “The God particle”. Es una partícula importante, pero yo creo que es menos fundamental que el descubrimiento de las ondas gravitatorias.

Volviendo a los agujeros negros. Lo que se conoce y se enseña es que es un espacio de altísima gravedad y que lo absorbe todo. ¿Pero por qué son importantes en el universo? ¿Qué función cumplen?

Eso es una pregunta excelente y creo que no lo sabemos ¿Por qué las leyes de la física requieren o llevan inevitablemente a la formación de agujeros negros? Como has dicho los agujeros son espacios donde la gravedad se hace muy intensa. En los agujeros negros ni siquiera la luz sale. Y, si la luz, que es lo que viaja más rápido en el universo, no puede salir, pues entonces nada sale de ese lugar. Los agujeros negros son también espacio y tiempo vacío, espacio y tiempo retorcido al límite, y adentro se produce algo que podríamos llamar el final del tiempo. Es como si el universo se acabara allí localmente.

¿Pero por qué las leyes de la física hacen que tengamos agujeros negros en el Universo? Eso no lo sé y me gustaría saberlo.

Tú dices que al interior de un agujero negro se produce una especie de Big Crunch, ¿A qué te refieres?

Yo creo que todo el mundo está más o menos familiarizado con la idea del Big Bang, un instante en el que comienza todo, el tiempo, el espacio, comienza la materia, se produce la expansión. Ahora, el Big Crunch que es un instante, un final, un día sin mañana. Si el Big Bang es un día sin ayer, el Big Crunch es un instante en que se acaba el tiempo, la materia y el espacio. Al interior del agujero negro se produce una especie de Big Crunch, pero localizado. Es como si el universo se acabara localmente. Ocurre dentro del agujero y no lo podemos ver. A mi me gusta hablar del agujero negro como “la negra amnesia del cielo”, un frase que saqué de un poema  Sylvia Plath, el lugar donde el universo pierde la memoria.

¿Cuál crees tú que sería entonces la función del agujero negro en el universo?

Parece que juegan un papel en el desarrollo de las galaxias, porque estas en su núcleo tienen agujeros negros descomunale. En nuestra propia galaxia hay un agujero que tiene más o menos la misma masa que 4 millones de soles. Es muy grande, mide decenas de millones de kilómetros. ¿Pero por qué las leyes de la física hacen que tengamos estos objetos tan extraños? Eso no lo sé y me gustaría saberlo. El universo es muy extraño. ¿Es necesario que tenga objetos tan raros como los agujeros negros o que tenga leyes tan raras como las de la física cuántica? Me gustaría saberlo.

Pero no es aleatorio, ¿no? Según la física, si algo existe es porque tiene un rol dentro de las dinámicas en el universo

Probablemente sí ... pero antes de que conociéramos las ecuaciones de Einstein no conocíamos la existencia de estos agujeros negros. En el siglo XX se descubrieron leyes de la física que eran totalmente ajenas a nuestra experiencia, las leyes de la gravedad de Einstein que llevan a los agujeros negros, las leyes de la física cuántica que desafían todas nuestras intuiciones, la física que teníamos en el siglo XIX era una física más entendible, pero ahora sabemos que el universo es mucho más grande de lo que podemos imaginar y mucho más extraño que lo que podemos imaginar y ¿Por qué es así? No lo sé.

Algunos podrían decir que en ese 96% del universo que no conocemos e ignoramos existe tal vez un tipo de energía que los creyentes podrían llamar Dios...

No lo sé, cuando surge el tema de Dios, más que preguntarse si existe Dios, lo que me gustaría saber es si el universo tiene un sentido. ¿El hecho de la aparición de vida, de estructuras complejas y de que esta vida sea inteligente, esto que se desarrolle inteligencia en el universo y que probablemente se está desarrollando en muchos otros sitios, es esto algo que da sentido, que forma parte del sentido del universo? No lo sé, estudiando la física y estudiando la ciencia podemos entender mejor esto.