¿Cómo inició el Universo? Esa es una pregunta que los científicos y filósofos se han planteado a lo largo de la historia mientras miraban el cielo estrellado de arriba. Es el trabajo de la astronomía y la astrofísica dar una respuesta. Sin embargo, no es fácil de abordar.
Los primeros grandes destellos de una respuesta vinieron del cielo en 1964. Fue entonces cuando los astrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron una señal de microondas enterrada en los datos que estaban tomando para buscar señales que rebotaban desde los satélites con globos Echo. Supusieron en ese momento que se trataba simplemente de un ruido no deseado e intentaron filtrar la señal.
Sin embargo, resulta que lo que detectaron provenía de un tiempo poco después del comienzo del universo. Aunque no lo sabían en ese momento, habían descubierto el Fondo Cósmico de Microondas (CMB). El CMB había sido predicho por una teoría llamada Big Bang, que sugería que el universo comenzó como un punto densamente caliente en el espacio y de repente se expandió hacia afuera. El descubrimiento de los dos hombres fue la primera evidencia de ese evento primordial.
El Big Bang
¿Qué inició el nacimiento del universo? Según la física, el universo surgió a partir de una singularidad, un término que los físicos usan para describir regiones del espacio que desafían las leyes de la física. Saben muy poco sobre singularidades, pero se sabe que tales regiones existen en los núcleos de los agujeros negros . Es una región donde toda la masa devorada por un agujero negro se aprieta en un punto diminuto, infinitamente masivo, pero también muy, muy pequeño. Imagínese meter la Tierra en algo del tamaño de un alfiler. Una singularidad sería menor.
Sin embargo, eso no quiere decir que el universo comenzó como un agujero negro. Tal suposición plantearía la cuestión de algo que existía antes del Big Bang, lo cual es bastante especulativo. Por definición, no existía nada antes del comienzo, pero ese hecho crea más preguntas que respuestas. Por ejemplo, si no existía nada antes del Big Bang, ¿qué causó la creación de la singularidad en primer lugar? Es una pregunta que los astrofísicos todavía están tratando de entender.
Sin embargo, una vez que se creó la singularidad (como sucedió), los físicos tienen una buena idea de lo que ocurrió a continuación. El universo estaba en un estado denso y caliente y comenzó a expandirse mediante un proceso llamado inflación. Pasó de muy pequeño y muy denso, a un estado muy caliente. Luego, se enfrió mientras se expandía. Este proceso ahora se conoce como Big Bang, un término acuñado por primera vez por Sir Fred Hoyle durante una transmisión de radio de la British Broadcasting Corporation (BBC) en 1950.
Aunque el término implica algún tipo de explosión, en realidad no hubo un estallido ni una explosión. Realmente fue la rápida expansión del espacio y el tiempo. Piense en ello como inflar un globo: cuando alguien insufla aire, el exterior del globo se expande hacia afuera.
Los momentos posteriores al Big Bang
El universo primitivo (en un momento unas pocas fracciones de segundo después de que comenzara el Big Bang) no estaba sujeto a las leyes de la física como las conocemos hoy. Por lo tanto, nadie puede predecir con gran precisión cómo era el universo en ese momento. Sin embargo, los científicos han podido construir una representación aproximada de cómo evolucionó el universo.
Primero, el universo infantil era inicialmente tan caliente y denso que ni siquiera las partículas elementales como los protones y los neutrones podrían existir. En cambio, diferentes tipos de materia (llamados materia y antimateria) chocaron entre sí, creando energía pura. A medida que el universo comenzó a enfriarse durante los primeros minutos, comenzaron a formarse protones y neutrones. Lentamente, los protones, neutrones y electrones se unieron para formar hidrógeno y pequeñas cantidades de helio. Durante los miles de millones de años que siguieron, se formaron estrellas, planetas y galaxias para crear el universo actual.
Evidencia del Big Bang
Entonces, volvamos a Penzias y Wilson y el CMB. Lo que encontraron (y por lo que ganaron un premio Nobel ), a menudo se describe como el "eco" del Big Bang. Dejó una firma de sí mismo, al igual que un eco que se escucha en un cañón representa una "firma" del sonido original. La diferencia es que en lugar de un eco audible, la pista del Big Bang es una firma de calor en todo el espacio. Esa firma ha sido estudiada específicamente por la nave espacial Cosmic Background Explorer (COBE) y la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) . Sus datos proporcionan la evidencia más clara del evento de nacimiento cósmico.
Alternativas a la teoría del Big Bang
Si bien la teoría del Big Bang es el modelo más aceptado que explica los orígenes del universo y está respaldado por toda la evidencia observacional, existen otros modelos que utilizan la misma evidencia para contar una historia ligeramente diferente.
Algunos teóricos sostienen que la teoría del Big Bang se basa en una premisa falsa: que el universo está construido sobre un espacio-tiempo en constante expansión. Sugieren un universo estático, que es lo que predijo originalmente la teoría de la relatividad general de Einstein . La teoría de Einstein solo se modificó más tarde para adaptarse a la forma en que el universo parece expandirse. Y la expansión es una gran parte de la historia, particularmente porque involucra la existencia de energía oscura . Finalmente, un nuevo cálculo de la masa del universo parece respaldar la teoría de eventos del Big Bang.
Si bien nuestra comprensión de los eventos reales aún es incompleta, los datos de CMB están ayudando a dar forma a las teorías que explican el nacimiento del cosmos. Sin el Big Bang, no podrían existir estrellas, galaxias, planetas o vida.
Hechos rápidos
- El Big Bang es el nombre que se le da al evento de nacimiento del universo.
- Se cree que el Big Bang ocurrió cuando algo inició la expansión de una pequeña singularidad, hace unos 13.800 millones de años.
- La luz poco después del Big Bang es detectable como radiación cósmica de microondas (CMB). Representa la luz de una época en la que el universo recién nacido se iluminaba unos 380.000 años después de que ocurriera el Big Bang.
Fuentes
- "El Big Bang." NASA , NASA, #.
- NASA , NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
- "Los orígenes del universo". National Geographic , National Geographic, 24 de abril de 2017, #.