Hay varios tipos diferentes de observaciones que son consistentes con, o en algunos casos, correctamente predichas por el llamado modelo de concordancia de la cosmología, que incluye el Big Bang (es decir, un universo temprano caliente y denso).
La observación clásica, por supuesto, es la relación distancia-desplazamiento hacia el rojo de las galaxias distantes: cuanto más distante es una galaxia, más se desplaza hacia abajo su luz en promedio. Esto se interpreta como un desplazamiento al rojo Doppler (con correcciones relativistas) debido a que las galaxias se alejan de nosotros; cuanto más distante es una galaxia, más rápido se mueve. Ha habido explicaciones competitivas (p. Ej., La llamada teoría de la “luz cansada”), pero fueron inventadas y no de acuerdo con lo que sabemos sobre las propiedades del espacio y de la radiación electromagnética (luz).
La primera predicción importante de la cosmología estándar fue la predicción de la radiación de fondo de microondas. El universo primitivo en este modelo era cálido, denso y opaco, porque era principalmente gas ionizado. A medida que se enfriaba, los iones y los electrones se recombinaban para formar átomos neutros, el gas se volvía transparente y su resplandor incandescente residual ahora podía viajar libremente. Por lo tanto, en cada dirección que miremos, desde la profundidad más profunda del cielo, deberíamos ver cualquier gas que haya allí cuando se originó la luz, llegando a nuestros ojos (o más bien, instrumentos) en este momento. Sin embargo, el mismo desplazamiento al rojo Doppler que se aplica a las galaxias también se aplica aquí; La longitud de onda de esta luz se desplaza hacia el rojo en un factor de aproximadamente 1.100, desde la luz incandescente visible hasta un débil “brillo” de microondas que corresponde a una temperatura de solo 2.7 grados por encima del cero absoluto. Esta radiación se detectó por primera vez hace poco más de 50 años.
- ¿Cuál es el significado del arado y las estrellas?
- ¿Qué hace que el viaje espacial sea muy difícil?
- ¿Cómo podemos ver la Vía Láctea en el cielo cuando nosotros mismos vivimos en ella?
- ¿Qué tipo de telescopio se necesitará para ver un planeta similar a la Tierra alrededor de otra estrella a 1000 años luz de distancia, con la misma resolución y claridad que el Hubble puede ver a Neptuno?
- ¿Es probable que un objeto interestelar como el Oumuamua pueda colisionar con la Tierra debido a su órbita irregular (a nuestro sistema solar)?
La teoría no solo predice que este resplandor estaría allí, sino que también sería radiación térmica del cuerpo negro. Y eso es de hecho lo que medimos.
Continuando, la teoría puede hacer predicciones específicas sobre la distribución a gran escala de la materia y cómo se “agrupa” en galaxias y cúmulos de galaxias (formación de estructuras). Cuando comparamos encuestas de galaxias a gran escala que muestran la distribución de galaxias a las predicciones teóricas, la teoría está en buen acuerdo con los datos.
Volviendo al fondo del microondas, la predicción es que sería muy isotrópico, con solo pequeñas fluctuaciones. Pero esas fluctuaciones mostrarían patrones estadísticos predecibles: correlaciones entre excesos de temperatura en diferentes partes del cielo. Este llamado espectro de potencia angular es uno de los grandes éxitos del modelo de concordancia: el modelo matemático predijo algunos detalles intrincados, que luego fueron confirmados por las observaciones realizadas por el WMAP y los satélites posteriores de Planck.
El modelo de concordancia también hace predicciones sobre el cosmos muy temprano y la formación de elementos primordiales; la relación de hidrógeno a helio, así como la relación de algunos elementos traza, como el litio. Aquí, también, el modelo está en gran parte de acuerdo con los datos, aunque quedan algunos misterios, por ejemplo, sobre ciertos isótopos de litio.
La noción de un universo en evolución sugiere que en el universo primitivo, las cosas habrían sido diferentes: que las primeras galaxias, las primeras estrellas tendrían muy pocos de esos elementos pesados que no estaban presentes al principio, formándose solo en estrellas maduras. Y esto es lo que vemos: las primeras estrellas tienden a ser “pobres en metales” (para los astrónomos, cualquier cosa que no sea hidrógeno o helio es, bueno, “metal”).
Bueno, esos son los puntos en los que puedo pensar fuera de mi cabeza … Diría que es un caso bastante robusto a favor del modelo de concordancia. Incluso si necesita refinamiento, diría que parece estar en el camino correcto.
