Una breu i atzarosa història de la vida

A penes sabem què hi ha allà fora

Les primeres sospites que allà fora hi havia un tipus de matèria enigmàtica i invisible van aparèixer durant la dècada dels anys trenta del segle XX, gràcies al treball d’un excèntric i malhumorat astrònom d’origen suís i búlgar que treballava a l’Institut de Tecnologia de Califòrnia.

Fritz Zwicky mesurava la velocitat a què es mouen les galàxies dins el cúmul de Coma⁵⁹ quan va adonar-se que aquestes velocitats eren massa elevades perquè la gravetat pogués mantenir la consistència d’aquesta enorme agrupació de galàxies. A partir de les observacions amb telescopis, el científic va poder fer una ruda, però suficientment útil, estimació de la quantitat d’estrelles, planetes i altres bèsties del cúmul a partir del global de llum emesa, i no hi havia, ni de bon tros, material suficient per crear l’atracció gravitatòria necessària que mantingués agrupades totes aquelles galàxies. En altres paraules, a aquelles velocitats en el passat les galàxies haurien d’haver sortit disparades en totes direccions. Què hi havia, allà amagat, que feia que l’enorme conjunt de galàxies seguís agrupat i orbitant?

Zwicky va deduir que es tractava d’una matèria de naturalesa molt diferent de l’ordinària. Ho havia de ser, ja que les substàncies formades per àtoms emeten llum quan són escalfades per la potent radiació de les estrelles. Però aquella misteriosa matèria que s’amagava dins el cúmul, fos el que fos, no emetia llum i era completament invisible (d’aquí el nom de fosca).⁶⁰

Anys més tard, especialment durant la dècada dels anys setanta, Vera Rubin tornava a posar la matèria fosca al centre de les discussions, aquest cop a partir de les mesures de la velocitat de rotació de les galàxies espirals.

Les lleis de Kepler, que no són més que derivades de la física newtoniana, ens permeten saber a quina velocitat orbita un planeta en funció de la distància a què es troba del Sol. Siguis un enorme Júpiter o una petita pedreta, si et trobes a la mateixa distància de la teva estrella orbitaràs exactament a la mateixa velocitat. Aquestes lleis es poden aplicar a la rotació de les estrelles al voltant del centre de gravetat d’una galàxia.

El comportament esperat és que com més allunyat estiguis del centre, més lent orbitis. L’any de Mart és uns 1,9 cops més llarg que el nostre. I Mercuri orbita 2,6 vegades més ràpid que Venus. Tot això, degut tan sols a la distància. Però quan Rubin va mesurar la velocitat a què orbitaven les estrelles en els braços espirals d’algunes galàxies, va obtenir un resultat que no s’esperava: totes les estrelles semblaven girar a la mateixa velocitat, com si es tractés d’un sòlid compacte, amb independència de com d’allunyades estaven les estrelles del centre galàctic. Allò només es podia explicar entenent que existia moltíssima més massa rodejant la galàxia, com una mena d’halo que s’estenia molt més enllà de la figura de la galàxia que els telescopis mostraven. Una massa que, per descomptat, tenia efectes gravitatoris, però que no emetia llum. Matèria fosca.

Amb el descobriment de la radiació còsmica de microones, i a partir de la informació codificada en les anisotropies que hem comentat anteriorment, s’ha pogut estimar que la matèria fosca representa aproximadament un 26% de tot el que hi ha allà fora. Els estudis assenyalen que si aquesta estranya matèria no existís, les petites diferències de temperatura observades al fons de microones serien unes deu vegades més altes de les que observem.

El problema és que ben entrat el segle XXI seguim sense saber de què està composta la matèria fosca. Podria estar formada per una nova família de partícules subatòmiques que hem anomenat col·lectivament WIMPs,⁶¹ però la qüestió és que encara és hora que aïllem alguna d’aquestes partícules.

Afortunadament, podem detectar la matèria fosca gràcies als efectes gravitatoris que exerceix al seu voltant, que ens ha permès fins i tot crear mapes amb la distribució dels grumolls de matèria fosca que hi ha rodejant les galàxies. Però en desconeixem completament la naturalesa.

Per cert, el fet que la matèria fosca obeeixi a la gravetat, i que sigui tan enormement majoritària respecte a la matèria ordinària formada per àtoms, fa que estiguem convençuts que va tenir un paper determinant, quan l’univers era infant, perquè es comencessin a formar les grans estructures que ara veiem a l’espai en forma de galàxies. Com hem vist anteriorment, les petites fluctuacions existents poc després del naixement del cosmos van ser les llavors, i la matèria fosca es va anar acumulant al voltant seu, per després arrossegar els pocs àtoms existents a l’espai per fabricar les primeres galàxies i grans cúmuls de l’univers.

Amb el que hem vist fins ara podem donar compte del 31% de l’escàs contingut del cosmos: un 5% de matèria ordinària, i un 26% de matèria fosca. Ens falta el 69% restant: l’energia fosca.

Quan en un capítol posterior parli de la vida de les estrelles, veurem que neixen, viuen i moren. Algunes moren enmig d’enormes explosions que reben el nom de supernoves. I d’entre els tipus de supernoves que coneixem, n’hi ha un que ens és especialment interessant per calcular distàncies a l’univers: el de les supernoves de tipus Ia.

Aquests esdeveniments catastròfics són veritables explosions termonuclears que esmicolen completament estrelles de mida solar, i que tenen (per a nosaltres, humils observadors) una afortunada propietat: si fa o no fa, totes aquestes explosions alliberen la mateixa quantitat d’energia. Com que, a més, les supernoves Ia són tan poderoses que la seva llum pot creuar grans distàncies i distingir-se en galàxies molt llunyanes, si som capaços de mesurar d’alguna manera l’energia emesa per un d’aquests cataclismes siderals, per comparació amb altres supernoves properes podrem saber a quina distància aproximada es troba l’explosió i, per tant, la galàxia que l’hostatja.

A finals del segle XX, dos equips de científics, de forma independent i competint entre ells, ven fer un descobriment sorprenent analitzant la llum de supernoves de tipus Ia molt allunyades de nosaltres. Aquesta llum ha estat viatjant durant centenars o milers de milions d’anys per arribar als nostres instruments, i al llarg del seu recorregut ha patit l’estirament de l’espaitemps provocat per l’expansió de l’univers. Doncs bé, la conclusió dels dos grups de científics va ser que el ritme d’estirament de l’espai... està augmentant de forma accelerada!

El descobriment va ser una enorme sorpresa per a la comunitat científica, i el motiu és força obvi, perquè s’hauria d’esperar que la gravetat exercida per tot el contingut de l’univers actués com a fre de l’expansió. Fos quina fos l’energia que va posar en marxa el Big Bang fa 13.800 milions d’anys, aquest impuls inicial hauria d’haver perdut pistonada gradualment, de la mateixa manera que ens quedem sense alè a mig inflar el globus degut a la resistència de la goma.⁶² Els Nobel de física que es van atorgar a l’inici d’aquest segle als representants dels dos equips que van descobrir l’expansió accelerada eren més que merescuts.⁶³

Desconeixem exactament la raó que fa que l’univers s’expandeixi cada cop més ràpid, i ho atribuïm als efectes d’una energia misteriosa, l’energia fosca, que vindria a actuar com una antigravetat, una pressió negativa, una mena de força repulsiva.

Curiosament, a les equacions de la relativitat general el paper d’aquesta misteriosa energia fosca pot representar-se mitjançant una variable que, ves per on, és calcada a la que Einstein havia col·locat de manera forçada per obligar les seves fórmules a generar un cosmos sense expansió. Només que ara aquesta variable, coneguda històricament amb el nom de constant cosmològica, torna més viva que mai però actuant en sentit contrari a com Einstein havia volgut: no frenant l’univers, sinó accelerant-lo.

No coneixem res d’aquesta energia fosca, a banda que hem deduït que es tractaria de la menys potent de totes les energies que actuen a l’univers, amb un efecte totalment indetectable en distàncies curtes, fins i tot quan s’observen els cúmuls de galàxies més propers.

Evidentment, disposem d’algunes hipòtesis sobre la naturalesa de l’energia fosca, la més establerta de les quals és la que diu que seria una energia que ompliria l’espai buit (quin contrasentit, oi? Omplir l’espai buit!). I és que el que anomenem espai buit no existiria, així tal com ens l’imaginem, i portaria associada de fàbrica una energia inherent.

Això que acabem de dir no ens hauria de sonar estrany: ja ens hem trobat aquest element abans, quan explicàvem que la mecànica quàntica ens dibuixa un món subatòmic ple de partícules virtuals que es creen i s’aniquilen, un bullir constant de partícules que apareixen de forma espontània, i desapareixen de la mateixa manera sense que ho notem. El buit quàntic, per tant, no existiria de forma absoluta.

Incorporant l’energia fosca al relat de l’univers, l’expansió accelerada funcionaria així: el Big Bang posa en marxa l’expansió de l’espai i el fa créixer enormement durant els primers instants de vida, mentre que la gravetat actua en sentit contrari i intenta aturar l’expansió inicial. Sembla que la gravetat va estar a punt d’aconseguir-ho, i després d’uns 10.000 milions d’anys el ritme d’expansió s’havia anat aturant.

Però vet aquí que l’espai havia crescut tant que començà a actuar l’energia fosca. Perquè com més espai es creava, més energia fosca s’acumulava (associada a «l’espai buit»). Al mateix temps, com més creixia l’univers, menys força exercia la gravetat. I així és com es va generar un efecte en cadena que a hores d’ara sembla imparable i que accelera l’estirament de l’espai.

El problema, com veurem de magnitud èpica, és que si l’energia fosca està associada a l’espai i és conseqüència del bullir quàntic del buit, hem de ser capaços, amb les nostres equacions quàntiques, que s’han mostrat sempre infal·libles, de calcular-ne la intensitat. I, efectivament, som capaços de fer-ho, només que els resultats que obtenim representen l’error més gran mai comès en cap altra estimació, experiment o hipòtesi científica en tota la història.

Segons aquests resultats, l’energia fosca hauria de ser... un bilió de bilions de bilions de bilions de bilions de bilions de bilions de bilions de bilions de bilions més potent que la que està estirant l’univers!⁶⁴ En altres paraules, la magnitud que deduïm del ritme d’expansió de l’univers és immensament petita, quasi insignificant, 120 ordres de magnitud (un 1 seguit per 120 zeros) menor del que s’hauria d’esperar de la teoria.

El misteri de l’energia fosca és enorme. Representa un 69% del poc contingut d’un univers pràcticament buit, no sabem què és, no quadra ni per aproximació amb les nostres teories, i a pesar de tenir un valor ridículament petit actualment domina l’expansió de l’univers, estirant-lo sense aparent aturador i conduint-lo cap a un futur llunyà desolador, en què estrelles, planetes i galàxies quedaran aïllades. On, finalment, fins i tot els mateixos àtoms s’estriparan, incapaços de fer front a la gegantina acceleració que haurà acumulat l’expansió de l’espai.

Com cancel·lar 119 decimals

Podríem pensar que, sigui el que sigui l’enigmàtica energia fosca, té poc a veure amb nosaltres. Quina importància té el valor que tingui! Potser sí que afectarà el destí final de l’univers, trencant-lo en una boja expansió. Però això passarà d’aquí a milers de bilions d’anys, i no cal que ara li donem gaires voltes a la cosa.

Però el cert és que la intensitat de la matèria fosca, sent tan insignificant com és i a pesar del terrible destí final al qual condueix, sembla perfectament triada per a l’experiment de la vida.

Abans hem vist com el valor de la seva intensitat és 120 ordres de magnitud menor de la que preveuen els càlculs teòrics. L’única raó per la qual l’energia fosca domina l’univers per sobre de qualsevol altre component no és pas pel seu valor, com he dit quasi insignificant, sinó el fet que el procés d’expansió ha creat cada cop més espai i l’empenta d’aquesta energia s’ha anat acumulant i augmentant sense parar. I la pregunta és: per què una energia hauria de ser tan brutalment més petita que el valor previst?

Evidentment, la primera resposta que ens passa pel cap és pensar que els nostres models són erronis, i que aquest «valor previst» està equivocat. Pot ser perfectament aquest el cas. Però abans no optem per aquesta sortida fàcil i acceptem la derrota de la quàntica, cosa que és recomanable no fer a la primera de canvi després de l’increïble full de servei d’aquesta teoria, ens plantegem si podrien existir altres explicacions. En aquest sentit, alguns investigadors creuen que potser hi ha alguna cosa amagada, que encara desconeixem, que actua cancel·lant l’energia que en realitat hauria de tenir l’espai buit i la redueix quasi a zero, en un procés que es contraposaria a l’activitat quàntica de l’espai buit i que la reduiria, ni més ni menys, que en 120 ordres de magnitud.

Una ràpida reflexió sobre aquesta possibilitat condueix a una conclusió que, si fos certa, hauríem d’admetre que la natura està fent un treball de precisió astoradorament impecable. I és que la cancel·lació de l’energia de l’espai buit s’hauria fet de manera pràcticament perfecta. Sigui el que sigui el que es contraposa a aquesta energia, ho fa fins al decimal número 120. Qualsevol de nosaltres consideraríem un extraordinari treball anul·lar-la fins al desè, o encara més, fins al vintè decimal, una cosa mai vista. Però arribar a anul·lar-la fins al cent vintè decimal...

Per tant, igual com abans deia que seria recomanable no estripar el full de la quàntica, ara també aconsello ser molt cauts amb possibles explicacions com la que acabem de veure. No oblidem que amb prou feines sabem res de l’energia fosca, què és o com funciona. Finalment podria no estar associada a res del que pensem, i llavors no caldria suposar que un altre component desconegut ha estat capaç de restar amb tanta precisió per eliminar 119 llocs decimals.

El que sí que és una evidència, del tot rellevant per al que ens interessa en aquest llibre, és que si l’energia fosca hagués estat d’entrada un xic més potent, posem per cas tan sols deu cops més intensa, l’expansió de l’univers hauria estat tan ràpida que probablement les galàxies o les estrelles no s’haurien pogut formar.

L’univers s’hauria estripat de seguida, pocs milions d’anys després del Big Bang, allunyant l’escassa matèria existent i diluint-la encara més, i evitant així que la gravetat fes la seva feina. Un augment de deu cops pot semblar molt, però recordem l’enorme diferència, comentada anteriorment, que existeix entre el valor observat i el calculat. Si la hipòtesi de la cancel·lació fos correcta, que l’energia fosca fos deu vegades més forta implicaria que aquesta cancel·lació no es faria fins al decimal 120, sinó «només» fins al 119.

En definitiva, l’energia fosca és un altre d’aquells paràmetres de la natura que estan ben triats. Probablement se n’hauria pogut disminuir una mica la intensitat sense que passés res.⁶⁵ Però millor no haver-la augmentat, perquè hi hauria hagut el risc que l’expansió desbocada de l’espai hagués començat molt abans en la història de l’univers, cosa que hauria impedit l’aparició de vida.

Vull acabar aquesta disquisició sobre l’energia fosca introduint una altra possibilitat que la ciència té sobre la taula. Igual com abans encenia la llumeta d’alarma sobre l’eventualitat que la quàntica falli... podria ser, per contra, que fos la relativitat general, que ens descriu tan bé la gravetat, la que errés a gran escala? Què passaria si la gravetat es comportés diferent de com pensem, amb desviacions tan petites que fóssim incapaços de detectar-les quan estudiem estrelles, galàxies o fins i tot forats negres, de manera que aquestes desviacions només es posessin en evidència quan es contemplés l’univers en tota la seva extensió? En aquest cas, potser no caldria recórrer a l’enigmàtica energia fosca i podríem explicar l’expansió accelerada de l’espai sense necessitat d’introduir nous components.

De nou, i en un acte simplement de prudència, encara no tenim arguments suficients per dubtar d’una física tan elegant i perfecta com la que va idear Einstein. Però, en qualsevol cas, farem bé de no negar-nos a valorar aquesta possibilitat. Perquè en l’improbable cas que es confirmés que no entenem del tot el funcionament de la gravetat, ens trobaríem davant una nova revolució científica, i de les grosses. De les que provoquen salts en les fronteres del coneixement i obren noves portes.

Però de moment deixem-ho aquí, dins l’àmbit de l’especulació, i vegem on ens porten els estudis i les descobertes que de ben segur viurem durant els anys vinents, en un període que serà fascinant per a la cosmologia.

LES CLAUS DE LA VIDA

› Habitem un univers que va tenir un origen i que és dinàmic, la qual cosa permet mantenir el cicle de vida i mort de les estrelles.

› A pesar de l’extraordinària homogeneïtat de l’univers, poc després del Big Bang es van crear diminutes asimetries (anisotropies) que després van créixer, amb l’expansió de l’univers, i que van fer de llavors per formar les primeres galàxies del cosmos.

› L’univers s’expandeix, i no ha parat de fer-ho des que va néixer, fa uns 13.800 milions d’anys. La misteriosa força que impulsa aquesta expansió l’hem anomenat energia fosca. Tot i que no sabem de què està composta ni com actua exactament, sembla que el ritme d’expansió que ha incorporat a l’espai ha estat el just perquè es poguessin formar àtoms, estrelles, planetes i galàxies. Si hagués estat més intensa, aquesta energia fosca hauria estripat l’univers poc després del Big Bang i no s’hauria pogut formar res.

› Habitem un espai (quasi) absolutament buit. A pesar dels milers de milions de galàxies que hem detectat, dels milers de milions d’estrelles i dels bilions de planetes que conté cadascuna, les distàncies entre els objectes són tan gegantines que es pot considerar que al nostre univers no hi ha (a penes) res. Tot el que veiem i detectem, tot el que nosaltres som, correspon a una novena part d’un granet d’arròs distribuïda dins una esfera buida de la mida de la Terra.

19. Deus haver notat el terme afegit a l’expressió «univers». Per univers observable entenem tot allò que podem aspirar a observar del cosmos al nostre voltant. No m’estic referint a cap limitació tecnològica, a telescopis més o menys potents, sinó al fet que la llum, el missatger més ràpid de la natura, necessita temps per creuar les enormes distàncies de l’espai. Per tant, podria ser que tot allò que anomenem univers no fos sinó una bombolla centrada en la nostra posició, més enllà de la qual l’espai segueix però ja fora del nostre abast, perquè la llum no ha tingut temps material, des de l’inici dels temps, d’arribar-nos des d’aquestes regions tan allunyades. A partir d’aquest punt, al llarg del llibre, el terme «observable» quedarà implícit cada cop que parli d’«el nostre univers», i només el destacaré de nou a efectes de millorar la claredat quan ho cregui convenient.

20. Més endavant parlarem de l’equivalència entre sol i estrella. De moment, ens hem de quedar amb la idea que sol i estrella són sinònims, i que podem intercanviar aquestes paraules quan ens referim als punts de llum que fam pampallugues dalt el cel en qualsevol nit fosca, o quan parlem del nostre estimat Sol, el qual passa a ser no res més extraordinari que una altra de les moltes estrelles que existeixen.

21. Actualment, els astrònoms estimen, pel cap baix, que hi una mitjana d’un planeta per estrella. En altres paraules, hi haurà estrelles que no en tindran, de planetes, i d’altres, com el Sol, que estaran rodejades de mons de tot tipus.

22. És com una maledicció que ja hem descobert quan explicava la segona llei de la termodinàmica. En aquest univers no hi ha res de franc, i tot requereix una despesa d’energia.

23. L’astronomia és una veritable màquina d’observar el passat. La llum triga temps a recórrer les extraordinàries distàncies del cosmos, de manera que tot el que veiem correspon a esdeveniments i coses que van ser, i que potser ja no són. Aquest fet és el que ens ha permès obtenir el coneixement de l’univers que tenim, ja que som capaços, amb potents instruments, d’analitzar la llum que van emetre els objectes antics del cosmos, objectes que de ben segur ja no existeixen.

24. L’autoria de la invenció del telescopi ha estat objecte de moltes discussions històriques, però sembla que podria correspondre a un gironí, de nom Joan Roget, a finals del segle XVI. Però la primera persona a la història que va deixar constància d’haver enfocat l’instrument acabat d’inventar cap al cel amb objectius científics va ser Galileu, a començaments del segle XVII. Entre altres objectius, Galileu va apuntar el telescopi cap a la Via Làctia, i va comprovar que aquelles nebulositats en realitat estaven compostes per milers de diminuts puntets de llum. D’estrelles.

25. A pesar d’aquest pensament generalitzat, els científics d’aquella època ja disposaven d’indicis que feien sospitar que l’univers no ho podia ser, d’etern. Un d’aquests indicis és conegut com la paradoxa d’Olbers, que es planteja per què els nostres cels nocturns són foscos. I un altre és la termodinàmica, amb la seva molesta mania de dir que no hi ha res de franc, i que una màquina (com ara un univers) no pot funcionar eternament si no hi ha un subministrament constant d’energia.

26. Un cop més, la imaginació al poder!

27. M’agrada pensar què haurien fet, i sobre què haurien discutit, Einstein i Newton, dos dels genis més inigualables de la història, si haguessin compartit vida. Vull pensar que, en realitat, cap d’ells s’hauria irritat amb l’altre. I ves a saber quin hauria estat el resultat del treball conjunt!

28. El nom noves feia referència al fet que aquestes estrelles passaven a ser visibles pels instruments, quan anteriorment no ho eren. Actualment sabem que hi ha diferents categories dins aquest concepte de noves, però totes estan relacionades amb fenòmens cataclísmics.

29. Aquesta època daurada es va produir fa 11.000 milions d’anys, i des d’aleshores el ritme de creació d’estrelles hauria caigut a tan sols un 3% del que havia estat.

30. Bàsicament nanes blanques, que són els fòssils del que un dia van ser estrelles de massa similar o més petita que el Sol, i nanes vermelles, astres més petits i freds que aconsegueixen tenir vides longeves.

31. El nom d’aquest tipus d’estrelles variables prové de Delta Cephei, el primer d’aquesta classe d’astres, que va ser identificat per l’astrònom John Goodricke l’any 1784.

32. Una aproximació molt sensata, similar a dir que dos edificis qualssevol de París es troben aproximadament a la mateixa distància del centre de Tarragona.

33. Si no hagués pogut fer l’aproximació anterior, considerant que totes aquelles cefeides eren a la mateixa distància, no hauria pogut determinar quines eren més potents que altres amb independència de com de lluny es trobaven.

34. La naturalesa quàntica de la matèria fa que s’absorbeixi només la llum que té l’energia justa per excitar l’electró en qüestió.

35. Fins i tot estèticament, poca diferència hi ha entre un espectre d’estrella en blanc i negre i un codi de barres.

36. Posteriorment al moment que Doppler va formular aquest efecte, un meteoròleg holandès, Christopher Heinrich Dietrich Buys-Ballot, el va voler provar amb un curiós experiment que va consistir a muntar una orquestra dalt d’un vagó de tren obert.

37. Alguns autors defensen que aparentment Edwin Hubble sabia a priori el que buscava en aquell gràfic. Els punts que hi apareixien mostraven una important dispersió (producte de les imprecisions en les mesures tant de distàncies com de velocitats) i difícilment podrien haver suggerit una relació que s’aproximés a una recta.

38. La gran galàxia d’Andròmeda era l’excepció més important, i Hubble va veure que s’apropava. Això és degut al fet que aquesta ciutat còsmica i la nostra Via Làctia estan en via de col·lisió, atretes per la poderosa molla de la gravetat, xoc que es produirà en uns quants milers de milions d’anys.

39. Cal dir que no em puc atribuir pas cap d’aquests models. Les explicacions de la tela elàstica i el globus han estat àmpliament emprades en l’àmbit de la divulgació, i formen part del patrimoni mundial.

40. Alguns cosmòlegs es mostren contraris a la utilització del símil del globus, ja que pot fer que el públic es pensi que l’univers és esfèric. També despista pensar que el globus s’expandeix dins una habitació, però en canvi l’expansió de l’univers no es produeix dins d’enlloc!

41. En realitat, les galàxies, igual que els altres objectes de l’univers, sí que es mouen, atretes per les gravetats mútues. Però aquesta velocitat, que anomenem pròpia, és irrellevant quan la comparem amb el ritme al qual les galàxies distants s’allunyen de nosaltres.

42. Popularment es diu que llavors Einstein va pronunciar una famosa frase que deia que aquell error havia estat la gran ceguesa de la seva vida. Però sembla que no hi ha constància directa d’aquest fet, i en realitat apareix en una obra escrita pel cosmòleg George Gamow en què transcriu una conversa mantinguda amb Einstein tres anys abans de la seva mort.

43. Una explosió té un centre. L’expansió de l’univers no, com tampoc en va tenir cap el seu naixement.

44. Sembla que Hoyle mai no va acceptar el model del Big Bang. Aquest científic, que va fer enormes contribucions a l’astrofísica, en especial pel que fa a la manera com funcionen les estrelles, va morir l’any 2001.

45. Un element químic és definit pel nombre de protons que té al nucli. Però conservant aquest nombre de protons un àtom pot allotjar un nombre diferent de neutrons, i formar així variants de l’element químic. Aquestes variants reben el nom d’isòtops. Així, per exemple, l’hidrogen té un protó al nucli, i la variant majoritària d’aquest element no té cap neutró. El deuteri i el triti són dos isòtops de l’hidrogen que també tenen un protó —condició imprescindible perquè sigui hidrogen— però que inclouen al seu nucli un i dos neutrons respectivament.

46. A mesura que els instruments i les tècniques han anat avançant, aquesta correlació entre el que s’observa i el que prediu el model del Big Bang s’ha anat fent més i més exacta.

47. La temperatura no és més que una mesura estadística de la velocitat a què es mouen les partícules, com hem explicat al primer capítol.

48. La lletra K indica que ens referim a graus Kelvin, l’escala absoluta de temperatures. La conversió als nostres quotidians graus centígrads es pot fer restant 273,15.

49. Aquesta situació ha seguit fins ara, amb llum que ens arriba de llocs remots del cosmos sense haver interaccionat amb res al llarg del seu camí.

50. En realitat, el terme «omplir l’univers» no seria gaire afortunat, ja que com veurem més endavant el nostre univers està pràcticament buit. Però si comparem el nombre de fotons, de partícules de radiació, amb el nombre total de partícules de matèria del cosmos, les primeres superen les segones en una proporció de 1.600 milions a 1.000.

51. Equivalent a uns −270 °C.

52. El satèl·lit COBE de la NASA va obrir el camí a començaments de la dècada dels noranta del segle passat. El van seguir instruments molt més precisos i potents, com ara el WMAP, també de la NASA, i el satèl·lit Planck de l’ESA, els anys 2001 i 2009 respectivament.

53. El vapor d’aigua absorbeix la radiació de manera eficient, cosa que en aquest cas no desitgem.

54. La longitud d’ona de la radiació està directament relacionada amb la seva energia i temperatura. A major longitud d’ona, menor energia i temperatura. Així, si parlem de llum visible, la vermella és més freda que la blava perquè té una longitud d’ona major. I si no tan sols ens fixem en la part visible de l’espectre, la radiació gamma és molt més calenta (energètica) que la de microones per la mateixa raó. Una altra forma de veure-ho, de fet molt interessant per entendre millor els processos de la natura, és que un objecte emetrà radiació en funció de l’energia del procés que la generi. Processos extremadament energètics, com per exemple els que tenen lloc al voltant d’estrelles de neutrons, generaran radiació en forma de rajos gamma i X, de longitud d’ona molt curta (és a dir, molt calents i energètics). Per contra, un cos que simplement emet llum perquè està calent acostuma a fer-ho majoritàriament en forma de radiació infraroja, molt més freda que l’anterior.

55. I antipartícules, per ser més precisos. De la matèria i l’antimatèria en parlarem en un altre capítol del llibre.

56. Aquesta aparició i desaparició de partícules no viola cap llei fonamental de la física, ja que el resultat final és justament 0.

57. O quina és la probabilitat que tots els teus coneguts s’hagin posat avui roba del mateix color si no s’ho han dit prèviament?

58. El model de referència prediu que la inflació va començar després de 10^-35 segons de vida de l’univers, i va durar 10^-34 segons. En el text, l’autor ha convertit aquestes magnituds, que en notació científica s’escriuen ràpid però que no diuen res al públic no especialista, en paraules, tot plegat en un intent ingenu per permetre que la ment del lector comprengui les en qualsevol cas incomprensibles xifres de la inflació.

59. Els cúmuls de galàxies són grans agrupacions de galàxies que queden lligades gravitatòriament. En concret, el cúmul de Coma conté unes 1.000 galàxies, que estan ubicades aproximadament a uns 320 milions d’anys llum de distància de la Terra.