Hay muchos indicios que confirman que el universo pudo empezar con el Big Bang
Actualmente, el modelo del Big Bang como teoría del origen del Universo está aceptado por la mayoría de los cosmólogos porque hay indicios substanciales que permiten pensar que es correcto.
¿Qué dice la teoría del Big Bang?
Se suele describir al Big Bang como el instante en el que una
bola concentrada de energía estalló convirtiéndose en materia y
expandiéndose a enorme velocidad.
Se
postula que esto sucedió hace unos 15.000 millones de años, y que en
ese momento la temperatura alcanzó valores gigantescos: 1028 grados de temperatura y tal vez 10.000 millones de grados (1010 grados) tan sólo unos minutos más tarde.
Hay que saber que en el borde de una temperatura de 1032 grados, todo tipo de fórmulas y definiciones de la física actual deja de tener sentido. Por lo cual, nada se puede afirmar con certeza matemática acerca de ese momento cero del universo. El volumen del cosmos era mínimo y la densidad tendía al infinito.
Si se acepta que a partir de
esta situación, el universo empezó a expandirse y a enfriarse, podemos
hablar de que en ese instante se produjo el comienzo del universo
actual.
-Mencionaré cuatro indicios científicos por los que la comunidad científica acepta com válida la teoría del Big Bang:
- Un primer argumento
para pensar que la teoría del Big Bang es correcta se basa en el hecho
comprobado de que las galaxias se están alejando unas de otras.
Actualmente, todo parece indicar que el universo, incluido el espacio entre galaxias, se está expandiendo a una velocidad creciente, a decenas de miles de kilómetros por segundo.
Esta afirmación se basa en que se ha verificado repetidas veces que la luz de las galaxias se desplaza hacia el extremo rojo del espectro, lo que indica que las longitudes de ondas de la luz detectada son más largas; este corrimiento hacia el rojo, que se denomina “efecto doppler”, indica que las galaxias se alejan de nosotros y que lo hacen a velocidades cada vez más grandes.
El alejamiento de las galaxias fue descubierto por primera vez en el año 1929 por Edwin Hubble.
Este descubrimiento, la expansión del universo, produjo la revolución intelectual más importante del siglo XX, e implica que, a medida que se produce la fuga de las galaxias, el universo queda más vacío y, por lo tanto, se enfría.
La temperatura actual del
cosmos es de unos tres grados absolutos (3ºK), es decir, 270 grados
Celsius bajo cero. El enfriamiento avanza desde que comenzó la expansión
del universo.
Edwin Hubble (1889-1953)
- Un segundo argumento en apoyo de la teoría del Big Bang es la cantidad de hidrógeno y de helio presente en el cosmos.
La teoría del Big Bang afirma que en el comienzo de todo, debido al enorme calor, con temperaturas de 1032 grados, los núcleos de hidrógeno chocaban entre sí a velocidades tan grandes que empezaron a fusionarse de dos en dos y a formar núcleos de helio.
En base a este postulado, la teoría predice que en el Universo la proporción de hidrógeno comparada con la de helio, debe ser de 3 a 1.
Los resultados observacionales confirman que efectivamente en el Universo hay un 25% de helio frente al 75% de hidrógeno.
- Un tercer argumento en apoyo de la teoría del Big Bang es algo más complicado y largo de explicar; se refiere a la radiación fósil (de fotones) o radiación de fondo
en el Universo. Este descubrimiento ha sido la confirmación científica
más espectacular de la teoría del Big Bang. Vamos a ello.
Todos los cuerpos calientes irradian. Mientras más calientes están, más irradian. El cuerpo humano, por ejemplo, emite rayos infrarrojos que nuestro ojo no puede detectar, pero que con un visor nocturno es posible hacerlo. Las serpientes no necesitan visor nocturno artificial pues en la frente tienen un tercer ojo que detecta el infrarrojo.
Los cuerpos muy calientes emiten una radiación de onda más corta, por lo que se ven de color azul y violeta. A medida que se van enfriando, la onda de radiación se va haciendo más larga y el color percibido va cambiando del azul al verde, amarillo, naranja, rojo, hasta llegar al infrarrojo. Esta luz emitida por un cuerpo caliente se denomina “luz térmica”.
Poco después del Big Bang, cuando el universo primitivo estaba a temperaturas de millones de grados Kelvin,
la agitación térmica hacía que la materia estuviera totalmente
disociada, los electrones no conseguían unirse a los protones y formar
átomos. La materia tenía la forma de plasma eléctrico opaco a la luz,
pues no se generaban fotones. Ese universo estaba absolutamente oscuro.
Sin embargo, empezó a expandirse.
El universo inicial estaba completamente desorganizado,
no poseía galaxias, ni estrellas, ni moléculas, ni átomos, ni siquiera
núcleos de átomos. Sólo era un caldo de materia informe, a una
temperatura de miles de millones de grados.
Cuando había pasado unos
380.000 años después del Big Bang, el Universo había experimentado una
expansión que, a su vez, había producido un fuerte enfriamiento.
Cuando
la temperatura bajó a menos de 3.000ºK la interacción electromagnética
ya fue capaz de que los electrones empezaran a ligarse con los
protones. Se generaron átomos de hidrógeno y de helio, los fotones pudieron escapar y así fue como el universo se hizo transparente a la luz.
A una temperatura inicial tan elevada, los procesos físicos se aceleraron de forma increíble. Ocurrieron más procesos en un segundo, que los que ocurren en millones de años en un mundo más frío.
El físico y astrónomo ucraniando George
Gamow (1904-1968) hizo el siguiente razonamiento: si el universo actual
presenta una imagen de enfriamiento debido a la expansión, significa que en un
principio era muy caliente y, por lo tanto, emitía radiación.
Gamow se preguntaba ¿qué sucedió con esa radiación
resplandeciente que existía al comienzo del universo? ¿dónde han ido los
fotones que se generaban? Supuso que la expansión del espacio había alargado la
longitud de onda de los fotones primordiales. Sus cálculos le llevaron a
deducir que la temperatura de la radiación original se había reducido ya a unos
8º K (8º por encima del cero absoluto).
En 1948, poco después de finalizar la segunda guerra mundial,
predijo que tenía que existir una huella de esta primitiva radiación y que ésta
sería de una longitud de onda milimétrica, es decir debían de ser microondas.
Nadie tomó en serio esta predicción y se pensó que sería una extravagancia
intentar captar el eco del Big Bang.
Y quería explicar de donde provenían esos ruidos lejanos captados
por los radares que daba la impresión de pertenecer a galaxias muy lejanas.
Por
tal motivo la NASA
decidió fabricar el COBE (Cosmic Background Explorer) construido especialmente
para llevar a cabo, fuera de la atmósfera terrestre, los estudios de precisión
que pudieran confirmar los postulados de la teoría del Big Bang.
El
COBE fue lanzado al espacio el 18 de noviembre de 1989
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Los resultados obtenidos por el COBE, mostraron una
coincidencia perfecta entre lo predicho por la teoría del Big Bang y lo
observado en el fondo de microondas.
- El cuarto argumento en apoyo de la teoría del Big Bang es que los objetos más antiguos del universo tienen una antigüedad de entre 10.000 y 15.000 millones de años. No hay evidencia de objetos más viejos que el Big Bang. Las estrellas más viejas de la Vía Láctea se remontan a unos 10.000 millones de años.
A la pregunta de si había algo antes del
Big Bang, la respuesta es que no tenemos ningún indicio que nos permita
retroceder más tiempo en el pasado.
Según el modelo del Big Bang, el
universo primigenio era un plasma compuesto principalmente por electrones,
quarks y neutrinos totalmente disociados unos de otros. Los electrones
no se podían unir a los protones y otros núcleos atómicos para formar átomos
porque la energía media de dicho plasma era muy alta, por lo que los electrones
interactuaban constantemente con los fotones mediante el proceso conocido como
dispersión Compton.
A medida que el cosmos se fue enfriando,
las partículas elementales se fueron aglutinando y formando núcleos, átomos,
moléculas, nebulosas, estrellas, galaxias y planetas.
Si la teoría del Big Bang es correcta, actualmente toda la
materia estelar debería estar repartida en la superficie de una inmensa esfera
que se va haciendo más extensa cada segundo. En el interior de esta esfera
universal, no quedaría más que las radiaciones producidas por las estrellas.
cálculos, si 1 segundo después del Big Bang la velocidad de expansión hubiera
sido
menor de una parte en 100.000 billones,
el Universo habría vuelto a colapsar sobre sí mismo antes
de ahora, debido a
la atracción de la fuerza de gravedad.
Pero que si la velocidad de expansión 1 segundo después
del Big Bang
hubiera sido mayor en una parte en 100.000 billones, el universo,
superando la
fuerza de gravedad, se habría expandido tanto que ahora estaría
prácticamente
vacio.
La situación actual es una "casualidad".
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