Teoría del Big Bang
Atendiendo al medible corrimiento hacia el rojo (o también efecto Doppler, que se habló anteriormente) las estrellas y galaxias más lejanas de nuestro sistema en su espectro de luz, se supone que la antigüedad del Universo está cifrada en unos 13,7 mil millones de años, según las estimaciones más recientes.
Se considera igualmente que el Universo comenzó como un gas muy tenue que se contrajo súbitamente tras un colapso gravitatorio en un Huevo Cósmico, siendo instantáneamente seguido de la explosión que entendemos como Big Bang.
En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión (Big Bang), cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios de la Gran Explosión, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble. Según se expandía el Universo, la radiación residual de la Gran Explosión continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos -270 °C. Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría de la Gran Explosión.
Normalmente, se considera que la historia del universo, desde sus principios, ha pasado por cuatro fases de duraciones muy diferentes y progresivamente más largas.
Partiendo de esta consideración expansiva del Universo, dentro de lo que se entiende como teoría del Big Bang, caben dos posibilidades:
Universo Abierto: según la cual el Universo continuará expandiéndose para siempre, haciéndose cada vez más y más tenue, con una densidad conjunta cada vez más y más pequeña, hasta acercarse a un vacío absoluto.
Universo Cerrado: en virtud de la cual la gravedad sería lo suficientemente fuerte, dependiendo de la cantidad de materia del Universo, como para desacelerar el proceso expansivo, llevando el índice de recesión de las galaxias hasta cero. Momento a partir del cual se impondría una contracción que llevaría al Universo a un implosivo colapso Big Crunch y desapareciendo en la nada. Sucediéndose de otra fase expansiva, y así indefinidamente en una interminable serie de oscilaciones.
Siguiendo con la teoría del Big Bang, en el nacimiento del espacio y, con él, del tiempo, de la energía y de la materia, podemos distinguir las siguientes fases de desarrollo:
Intervalo de 10-43 segundos o Tiempo de Planck: toda la masa y energía del Universo se hallaba comprimida en una masa ardiente de densidad inimaginable. Ocupaba un espacio 10-20 veces menor que un núcleo atómico.Las cuatro fuerzas básicas (gravitación, electromagnetismo y fuerzas nucleares fuerte y débil) se hallaban unificadas.
A los 10-35segundos comenzó la Era de la Inflación: un período caracterizado por un fantástico aumento de tamaño y por una caída drástica de la temperatura. Universo se hinchó hasta alcanzar al menos 1050 veces sus dimensiones originales.La temperatura cayó a 1028 º K. Comienza la separación de la fuerza nuclear fuerte y la electro-débil (formada por la fuerza electromagnética y la nuclear débil).
En la primera millonésima de segundo surge la Era Leptónica: con la que se crean las primeras partículas constitutivas de la materia.El universo material emergió de un estallido a la temperatura de1027 ºK, para descender a los 1014 º K.
Aparecen las partículas elementales: los quarks, leptones (electrones, neutrinos...), mesones (constituidos por pares de quarks) y los hadrones (protones y neutrones, constituidos por tríos de quarks).
A ellas, les sucederán la Era de la Radiación(que constituye los 10.000 primeros años), caracterizada por la emisión de rayos gamma producidos durante la descomposición del Deuterio o Hidrógeno pesado (además del protón del hidrógeno, contiene un neutrón), y la Era del Desacoplamiento (después de 300.000 años) entre la materia y la radiación.
Los fotones de la radiación que se movían con facilidad entre la sopa de protones y electrones que permanecían separados no se diseminan ahora con tanta facilidad como cuando comienzan a crearse los átomos eléctricamente neutros. La materia y la radiación se vieron por ello mismo desacopladas. El cielo brillaba reluciendo en un rojo vivo de 3000 º K. El hidrógeno formaba las tres cuartas partes de la masa del universo, mientras que el resto era en su gran mayoría helio. Comenzaba entonces la formación de las galaxias.
Algunas Evidencias Experimentales del Big Bang
Cada año que pasa, encontramos más evidencias experimentales de que el big bang ocurrió hace aproximadamente unos catorce mil millones de años. Para finalizar, exponemos a continuación algunos de estos resultados.
El hecho de que las estrellas se estén alejando de nosotros a velocidades fantásticas ha sido verificado repetidamente:
Mediante la distorsión del espectro de la luz estelar, lo que hemos denominado efecto Doppler y que, en este caso, se caracteriza por el corrimiento del espectro de luz hacia el rojo. Es decir, la luz que recibimos de una estrella que se aleja de nosotros está desplazada hacia longitudes de onda más largas -hacia el extremo rojo del espectro- de manera análoga a como el pitido de un tren en movimiento suena más agudo de lo normal cuando se acerca a nosotros y más grave cuando se aleja.
Además según la Ley de Hubble, formulada en 1929, cuanto más lejana está la estrella o galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros. Queda corroborado, por otra parte, por cuanto que no contemplamos entre las galaxias más distantes ningún desplazamiento hacia el azul sino hacia el rojo, lo que significa un universo en expansión y no en contracción.
La distribución de los elementos químicos en nuestra galaxia están en correspondencia con la predicción de los elementos pesados en el Big Bang y en las estrellas. Según dicha teoría, los núcleos elementales de hidrógeno se fusionarían para dar lugar a un nuevo elemento, el helio. Los resultados observados ratifican los cálculos de la predicción: la proporción entre el helio y el hidrógeno en el universo está entre el 25 % del primero y el 75 % de hidrógeno.
Los objetos más antiguos del universo analizados tienen una edad que ronda entre los 10.000 y los 15.000 millones de años, por lo que ninguno por el momento rebasa la estimación dada para el Big Bang. Puesto que los materiales radiactivos se desintegran, vía interacciones débiles, a un ritmo exactamente conocido, es posible predecir la edad de un objeto calculando la abundancia relativa de ciertos materiales radiactivos.
Así mediante el Carbono-14, que se desintegra cada 5.730 años, es posible determinar la edad de los objetos arqueológicos. Mediante el Uranio-238, con una vida media de 4.000 millones de años, nos permite datar las rocas lunares traídas, por ejemplo, por la misión Apolo.
Las rocas y meteoritos más viejos encontrados en la Tierra datan de entre unos 4.000 y 5.000 millones de años, que es la edad aproximada de nuestro sistema solar. Igualmente, por la masa de ciertas estrellas cuya evolución es conocida, podemos demostrar que las estrellas más viejas de nuestra galaxia se remontan alrededor de los 10.000 millones de años atrás.El resultado fue extraordinariamente ajustado en 1992 con los resultados aportados por el satélite COBE (Cosmic Background Explorer), lanzado a finales de 1989, precisamente con el objeto de analizar los detalles de la radiación de fondo postulada por George Gamow. Nuevamente, en febrero de 2003, los datos obtenidos por el satélite de la NASA WMAP, relativos al fondo cósmico de microondas y ajustando igualmente la constante de Hubble -que relaciona las velocidades de expansión con las distancias de la galaxias- nos dan una antigüedad para el Universo de 13.700 millones de años luz.
Bibliografía Consultada
Página web. http://www.espinoso.org/biblioteca/OrigenUniverso.htm. Consultada el sábado 29 de octubre del año 2011.
Página web. http://www.letraherido.com/13050403cronologiauniverso.htm#A. Consultada el miércoles 2 de noviembre del año 2011.
