El Big Bang es probablemente la mejor explicación de cómo comenzó el universo. Aparentemente, Fred Hoyle (1915-2001), el astrofísico estadounidense, acuñó el término “Big Bang”, pero no aceptó la teoría como tal. Aunque el término puede parecer que el universo comenzó con una explosión gigante, muchos científicos dicen que eso no es parte de la teoría. Una explosión implica que algo explotó, o se expandió, desde un punto central hacia el espacio. De hecho, la teoría del Big Bang sugiere que el espacio mismo se expandió. Lo que se sabe de estos breves momentos en el tiempo es en gran medida conjetural. Sin embargo, la ciencia ha ideado un bosquejo de lo que probablemente sucedió, basado en lo que se sabe sobre el universo hoy.
Según la teoría, el universo comenzó mucho más caliente y mucho más denso de lo que es hoy, y se expandió y enfrió con el tiempo y continúa expandiéndose. Si fue una explosión, entonces debe tener un centro. Pero lo que está sucediendo es que realmente observamos que todo se está alejando de todo lo demás. Realmente se trata de una expansión del universo estirando el espacio mismo. Así es como aumenta la distancia entre las galaxias, mientras que las galaxias mismas no se expanden.
En lugar de un centro desde el cual todo se expandió, los científicos piensan que el espacio se está expandiendo en todas partes, en todas las direcciones, por igual. El espacio es dinámico. Sin embargo, algunos científicos creen que todo lo que se duplicaba en tamaño cada pequeña fracción de segundo puede considerarse como una explosión, aunque puede que no sea exactamente como una bomba que explota.
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Otro aspecto confuso de la teoría es la idea de que en el momento mismo del Big Bang, el universo existía en un solo punto, una singularidad de temperatura y densidad infinitas. Aunque esto es lo que dice la teoría, los científicos piensan que es allí donde la teoría del Big Bang se vuelve inadecuada. Esos infinitos son signos de que las matemáticas se han descompuesto y no pueden describir realmente el universo.
Para entender completamente lo que sucedió entonces, los científicos creen que necesitamos una mejor teoría fundamental de la física que pueda incorporar nuestra descripción actual de lo muy pequeño.
Por lo tanto, la teoría aceptada es que, inmediatamente después del Big Bang, como uno podría imaginar, el universo estaba tremendamente caliente como resultado de partículas de materia y antimateria que se separaban en todas las direcciones. Cuando comenzó a enfriarse, alrededor de 10 ^ -43 segundos después de la creación, existía una cantidad de materia y antimateria casi igual pero asimétrica. A medida que estos dos materiales se crean juntos, chocan y se destruyen entre sí creando energía pura. Afortunadamente para nosotros, hubo una asimetría a favor de la materia. Como resultado directo de un exceso de aproximadamente una parte por mil millones, el universo pudo madurar de una manera favorable para que la materia persista. A medida que el universo comenzó a expandirse, esta discrepancia se hizo más grande. Las partículas que comenzaron a dominar eran las de la materia. Fueron creados y se pudrieron sin el acompañamiento de una creación igual o la descomposición de una antipartícula.
Big Bang o inflación: se utilizó mucha energía. Los científicos han desarrollado una serie de nuevas ideas sobre lo que podría haber impulsado el Big Bang. También están creando nuevas y audaces misiones espaciales para probar estas ideas.
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La idea principal se llama modelo del “universo inflacionario”. La suposición clave de este modelo es que justo antes del Big Bang, el espacio se llenó con una forma inestable de energía, cuya naturaleza aún no se conoce. En algún momento, esta energía se transformó en las partículas fundamentales de las cuales surgió toda la materia que observamos hoy. Ese instante marca lo que ahora conocemos como el Big Bang .
Una consecuencia notable de este modelo es que, incluso si un punto preciso del espacio contuviera esta forma primordial de energía, entonces el punto exacto del espacio se expandiría extremadamente rápido y traería a la existencia más del mismo tipo de energía. De hecho, toda la materia en el universo podría haber surgido de un poco de energía primordial que no pesa más que un guisante. Este sorprendente escenario es una consecuencia de la aplicación de la teoría de la gravedad de Einstein al modelo del universo inflacionario. Por lo tanto, las leyes conocidas de la naturaleza pueden en principio explicar de dónde proviene la materia y la energía en el universo, siempre que haya al menos una pequeña semilla de energía para empezar.
El modelo de inflación hace varias predicciones comprobables. Una de las más importantes es que la energía primordial habría sido “grumosa”, es decir, diseminada de manera desigual en el espacio, debido a un tipo de ruido cuántico que surgió cuando el universo era extremadamente pequeño. Este patrón se habría transferido a las partículas que estallaron durante el Big Bang. Como resultado, la materia que llenaba el universo no se habría extendido uniformemente; algunas regiones tendrían un poco más de materia, algunas un poco menos. Esta protuberancia del universo bebé es afortunada para nosotros: si el universo se hubiera llenado uniformemente de materia, entonces las estrellas y los planetas nunca se habrían formado. No estaríamos aquí
Si el modelo del universo inflacionario es correcto, entonces debe haber un patrón irregular en el resplandor posterior del Big Bang. Los astrónomos han observado exactamente este patrón predicho, en una imagen espectacular del resplandor del Big Bang, tomada en 2003 por la sonda espacial WMAP de la NASA .
Crédito de la imagen: equipo de NASA / WMAP. La imagen detallada de todo el cielo del universo infantil creada a partir de siete años de datos WMAP. La imagen revela fluctuaciones de temperatura de 13.7 mil millones de años (mostradas como diferencias de color) que corresponden a
Las semillas que crecieron hasta convertirse en galaxias. La señal de nuestra galaxia se resta con los datos de múltiples frecuencias. Esta imagen muestra un rango de temperatura de ± 200 micro Kelvin.
La imagen nos muestra cómo se veía el universo unos 300,000 años después del instante del Big Bang. La misión WMAP abordó cuestiones fundamentales en cosmología: ¿Cuál es la geometría del Universo? ¿Cómo surgieron las estructuras, como las galaxias y los cúmulos de galaxias, que vemos en el cielo de hoy? ¿Qué edad tiene el Universo y cuáles son sus componentes?
El modelo del universo inflacionario es importante porque, por primera vez, nos da una idea de cómo la naturaleza pudo haber organizado la creación de toda la materia en el universo: solo una pequeña cantidad de “semilla” de espacio y energía habría sido suficiente. Pero, ¿cuál era esta forma primordial de energía? ¿Y de dónde vino la “semilla” del espacio y la energía en primer lugar?
Los científicos están buscando respuestas.
