El Big-Bang
El ser humano siempre se ha preguntado cómo comenzó el mundo y cómo terminará. La mitología, la filosofía y la teología han creado modelos para dar respuestas a estas preguntas, pero en el campo de las ciencias naturales y exactas, la Cosmología es la que estudia el origen, presente, evolución y futuro del Universo.
Los astrofísicos han construido modelos cosmológicos, donde descripciones fisicomatemáticas dan explicación de cómo comenzó el Universo y qué sucederá con él en el futuro. Estos modelos deben ser consistentes con los datos observacionales que tenemos de las galaxias y las estrellas conocidas.
A lo largo del tiempo han existido diferentes teorías para dar explicación al Universo que hoy conocemos, algunas de ellas están obsoletas, pero nos sirven para entender de mejor manera cómo han evolucionado los modelos cosmológicos hasta nuestros días.
Actualmente, la teoría más aceptada es la Teoría del “Big Bang” o la Gran Exploción llamada así por uno de sus principales detractores, el astrofísico inglés Fred Hoyle. Esta teorira fue propuesta, inicialmente, por el sacerdote, matemático y astrónomo belga George Lemaître como la “hipótesis del átomo primigenio” o el “huevo cósmico” y popularizada, posteriormente, por Eddwing Hubble. Según la teoría del “Big Bang” el Universo se originó hace aproximadamente 13700 millones de años expandiéndose rápidamente desde un estado infinitamente denso y caliente, y ha estado en evolución desde entonces.
La gran explosión o el “Big Bang” marca el comienzo del espacio y el tiempo como los conocemos. Al comienzo, toda la materia y la radiación de nuestro Universo actual se encontraba empaquetada en un solo punto.
El Universo temprano era opaco y estaba compuesto por gas cargado eléctricamente muy caliente y que emitía y absorbía fotones de luz de alta energía. La expansión enfrío el Universo. Pocos segundos después se formaron los protones, neutrones, electrones, positrones y neutrinos. Dentro de unos pocos minutos se formaron el Deuterio, Helio y el Litio y unos 380 mil años después, el Universo se había enfriado lo suficiente para que los electrones y protones pudieran combinarse y formar átomos neutros.
Fue entonces cuando la materia y la luz tomaron caminos separados, y los fotones comenzaron a viajar libremente por el Universo. Varios millones de años tuvieron que pasar para que se formaran las primeras estrellas y galaxias. El Universo, al seguir expandiéndose, provocó que las galaxias se encontrarán cada vez más lejos unas de otras y la radiación continuara enfriándose desde entonces.
En nuestros días el Universo sigue expandiéndose, pero de forma acelerada y las estrellas se forman dentro de las galaxias usando el Hidrógeno remanente del “Big Bang”. La materia observable es aproximadamente el 74 porciento Hidrógeno y 24 porciento Helio, y el resto son elementos como el Litio, entre otros. Esta abundancia de los elementos que podemos observar hoy en día es la misma predicha por la teoría.
La teoría del “Big Bang” tiene cuatro fundamentos principales que hacen de ella la más aceptada en la actualidad: i) Abundancia de los elementos, ii) Existencia de la radiación cósmica de fondo, iii) expansión del Universo y iv) La estructura a Gran escala. Los parámetros entregados por la teoría coinciden con lo que se ha obtenido con las observaciones mediante el uso de los instrumentos más poderosos y sensibles jamás construidos. He allí la fortaleza de la teoría.
Las mismas preguntas ancestrales: ¿Quiénes somos?, ¿De dónde venimos? y ¿Hacia dónde vamos? Siguen siendo igual de válidas hasta nuestros días. Con el conocimiento adquirido en estos siglos de observación y medición de los cielos nos hemos acercado un poco más a las respuestas, pero sin lugar a duda, han aparecido muchas más preguntas y que por el momento aún no tienen una respuesta certera. Así que el desafío sigue estando en pie y nos impulsa a seguir adelante para buscar respuestas a nuestras inquietudes.
Figura: Imagen de la radiación cósmica de fondo observada con el satélite Planck.
De acuerdo con el “Big Bang”, hubo un evento singular original, que inició una expansión del propio espacio. Pero no son las galaxias las que se mueven “a través del espacio”, sino que es el espacio entre ellas el que se expande, arrastrando a las galaxias. Por esa razón no se puede hablar de un centro del Universo, como no se puede hablar de un país que esté en el centro de la superficie terrestre.
La velocidad a la que una galaxia se aleja y la distancia a la que está de nosotros es proporcional. La constante que las relaciona es la llamada constante de Hubble. La ley de Hubble relaciona de forma lineal la distancia de una galaxia con la velocidad con que esta se aleja.
La primera prueba del “Big Bang” vino con la observación del corrimiento al rojo en los espectros de las galaxias. La prueba que dio el espaldarazo definitivo a la teoría del “Big Bang”, fue la detección de la radiación de fondo de microondas.