Origen del universo
En esta lección, aprenderás sobre la teoría más actual sobre cómo empezó el universo, la teoría del Big Bang. Conocerás las teorías sobre el origen del universo que precedieron a la teoría, así como los acontecimientos, descubrimientos y científicos que participaron en su formulación.
Definición de la teoría del Big BangComo dice la canción, ‘Todo el universo estaba en un estado denso y caliente, entonces hace casi catorce mil millones de años comenzó la expansión. . .’ Antes de que The Big Bang Theory fuera un popular programa de televisión, en realidad se refería a la teoría que habla de cómo empezó el universo. La teoría del Big Bang nos dice que todo el universo estuvo una vez condensado en forma de un átomo primitivo, o una masa densa. Entonces, hace entre 10.000 y 20.000 millones de años (el momento exacto no está fijado actualmente), una gigantesca explosión provocó la expansión del universo. La masa densa, o átomo primitivo, se expandió muy rápidamente, arrojando toda la materia y la energía en el vasto vacío. A medida que el universo se expandía, se enfriaba, y al enfriarse, los elementos comenzaron a formarse: las estrellas nacieron de los elementos más simples, y las estrellas formaron galaxias. Por lo tanto, la explosión de una pequeña semilla de materia y energía dio lugar al universo que conocemos hoy.
Qué es el big bang
Línea de tiempo de la expansión métrica del espacio, donde el espacio, incluidas las hipotéticas porciones no observables del universo, está representado en cada momento por las secciones circulares. A la izquierda, la expansión dramática se produce en la época inflacionaria; y en el centro, la expansión se acelera (concepto de artista; no a escala).
La teoría del Big Bang es el modelo cosmológico predominante que explica la existencia del universo observable desde los primeros periodos conocidos hasta su posterior evolución a gran escala[1][2][3] El modelo describe cómo se expandió el universo a partir de un estado inicial de alta densidad y temperatura[4], y ofrece una explicación exhaustiva de una amplia gama de fenómenos observados, como la abundancia de elementos ligeros, la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) y la estructura a gran escala.
Tras su expansión inicial, un acontecimiento que por sí mismo suele denominarse “el Big Bang”, el universo se enfrió lo suficiente como para permitir la formación de partículas subatómicas y, posteriormente, de átomos. Las gigantescas nubes de estos elementos primordiales -principalmente hidrógeno, con algo de helio y litio- se unieron posteriormente gracias a la gravedad, formando las primeras estrellas y galaxias, cuyos descendientes son visibles hoy en día. Además de estos materiales de construcción primordiales, los astrónomos observan los efectos gravitatorios de una materia oscura desconocida que rodea a las galaxias. La mayor parte del potencial gravitatorio del universo parece tener esta forma, y la teoría del Big Bang y diversas observaciones indican que este exceso de potencial gravitatorio no es creado por la materia bariónica, como los átomos normales. Las mediciones de los desplazamientos al rojo de las supernovas indican que la expansión del universo se está acelerando, una observación que se atribuye a la existencia de la energía oscura[7].
Teorías del universo
Actualmente se acepta que el universo comenzó a existir hace unos 14.000 millones de años en el big bang. Esto se demostró en el siglo XX y, desde entonces, los científicos intentan averiguar todo lo posible sobre este acontecimiento.
Alexander Friedmann demostró en 1922 que el espacio-tiempo podía estar en expansión o en contracción[1], lo que es una consecuencia de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein[2] (tratada en el capítulo 8). Einstein añadió una constante, conocida como la constante cosmológica, para que sus ecuaciones predijeran un universo estático, pero ésta era puramente arbitraria.
En 1929, Edwin Hubble intentó averiguar si el espacio-tiempo se expande o se contrae midiendo el desplazamiento Doppler (analizado en el capítulo 7) de la luz de las galaxias a distintas distancias. Lo hizo para ver cuáles se mueven hacia nosotros y cuáles se alejan[3].
Para medir la distancia a las galaxias, Hubble utilizó un método ideado por la astrónoma estadounidense Henrietta Swan Leavitt. Leavitt demostró que existe una correlación entre los períodos de pulsación de ciertos tipos de estrellas, conocidas como variables cefeidas, y su luminosidad intrínseca[4].
La teoría del Big Bang
La historia del universo y su evolución está ampliamente aceptada en el modelo del Big Bang, que afirma que el universo comenzó como un punto increíblemente caliente y denso hace aproximadamente 13.700 millones de años. Entonces, ¿cómo pasó el universo de tener fracciones de pulgada (unos pocos milímetros) a lo que es hoy?
Una parte clave de esto proviene de las observaciones del fondo cósmico de microondas, que contiene el resplandor de la luz y la radiación que quedó del Big Bang. Esta reliquia del Big Bang impregna el universo y es visible para los detectores de microondas, lo que permite a los científicos reconstruir las pistas del universo primitivo.
Sin embargo, a la era de la recombinación le siguió un periodo de oscuridad antes de que se formaran las estrellas y otros objetos brillantes.Paso 5: Salir de la edad oscura cósmicaAlrededor de 400 millones de años después del Big Bang, el universo comenzó a salir de su edad oscura. Este periodo de la evolución del universo se denomina edad de reionización.
Muchos científicos creen que el Sol y el resto de nuestro sistema solar se formaron a partir de una gigantesca nube giratoria de gas y polvo conocida como nebulosa solar. Cuando la gravedad hizo que la nebulosa se colapsara, giró más rápido y se aplanó hasta formar un disco. Durante esta fase, la mayor parte del material fue atraído hacia el centro para formar el sol.Paso 8: La materia invisible del universoEn las décadas de 1960 y 1970, los astrónomos empezaron a pensar que podría haber más masa en el universo de la que es visible. Vera Rubin, astrónoma de la Institución Carnegie de Washington, observó las velocidades de las estrellas en distintos lugares de las galaxias.
