primera teoría del big bang
En cosmología física, la teoría del Big Bang o teoría de la gran
explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo
y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal.
Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las
ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de Friedman- Lemaître -
Robertson - Walker. El término "Big Bang" se utiliza tanto para
referirse específicamente al momento en el que se inició la expansión
observable del Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido
más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la
evolución del mismo.
El 17 de marzo de 2014, astrónomos en el Harvard-Smithsonian Center
for Astrophysics anunciaron la detección de ondas gravitacionales primordiales,
proporcionando una fuerte evidencia para la inflación cósmica y el Big Bang
DESARROLLO DEL BING BANG
Para llegar al modelo del Big Bang, muchos científicos, con
diversos estudios, han ido construyendo el camino que lleva a la génesis de
esta explicación. Los trabajos de Alexander Friedman, del año 1922, y de
Georges Lemaître, de 1927, utilizaron la teoría de la relatividad para
demostrar que el universo estaba en movimiento constante. Poco después, en
1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble (1889-1953) descubrió galaxias
más allá de la Vía Láctea que se alejaban de nosotros, como si el Universo se
expandiera constantemente. En 1948, el físico ucraniano nacionalizado
estadounidense, George Gamow (1904-1968), planteó que el universo se creó a
partir de una gran explosión (big bang). Recientemente, ingenios espaciales
puestos en órbita (COBE) han conseguido "oír" los vestigios de esta
gigantesca explosión primigenia.
De acuerdo con la teoría, un universo homogéneo e isótropo lleno de
materia ordinaria, podría expandirse indefinidamente o frenar su expansión
lentamente, hasta producirse una contracción universal. El fin de esa
contracción se conoce con un término contrario al Big Bang: el Big Crunch o
'Gran Colapso' o un Big Rip o Gran desgarro. Si el Universo se encuentra en un
punto crítico, puede mantenerse estable ad eternum. Muy recientemente se ha
comprobado que actualmente existe una expansión acelerada del universo hecho no
previsto originalmente en la teoría y que ha llevado a la introducción de la
hipótesis adicional de la energía oscura (este tipo de materia tendría
propiedades especiales que permitirían comportar la aceleración de la
expansión).
La teoría del Big Bang se desarrolló a partir de observaciones y
avances teóricos. Por medio de observaciones, en la década de 1910, el
astrónomo estadounidense Vesto Slipher y, después de él, Carl Wilhelm Wirtz, de
Estrasburgo, determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se
alejan de la Tierra; pero no llegaron a darse cuenta de las implicaciones
cosmológicas de esta observación, ni tampoco del hecho de que las supuestas
nebulosas eran en realidad galaxias exteriores a nuestra Vía Láctea.
Además, la teoría de Albert Einstein sobre la relatividad general
(segunda década del siglo XX) no admite soluciones estáticas (es decir, el
Universo debe estar en expansión o en contracción), resultado que él mismo
consideró equivocado, y trató de corregirlo agregando la constante cosmológica.
El primero en aplicar formalmente la relatividad a la cosmología, sin
considerar la constante cosmológica, fue Alexander Friedman, cuyas ecuaciones
describen el Universo Friedman-Lemaître-Robertson-Walker, que puede expandirse
o contraerse.
Entre 1927 y 1930, el sacerdote belga Georges Lemaître5 obtuvo
independientemente las ecuaciones Friedman-Lemaître-Robertson-Walker y propuso,
sobre la base de la recesión de las nebulosas espirales, que el Universo se
inició con la explosión de un átomo primigenio, lo que más tarde se denominó
"Big Bang".
En 1929, Edwin Hubble realizó observaciones que sirvieron de
fundamento para comprobar la teoría de Lemaître. Hubble probó que las nebulosas
espirales son galaxias y midió sus distancias observando las estrellas
variables cefeidas en galaxias distantes. Descubrió que las galaxias se alejan
unas de otras a velocidades (relativas a la Tierra) directamente proporcionales
a su distancia. Este hecho se conoce ahora como la ley de Hubble (véase Edwin
Hubble: Marinero de las nebulosas, texto escrito por Edward Christianson).
Según el principio cosmológico, el alejamiento de las galaxias
sugería que el Universo está en expansión. Esta idea originó dos hipótesis
opuestas. La primera era la teoría Big Bang de Lemaître, apoyada y desarrollada
por George Gamow. La segunda posibilidad era el modelo de la teoría del estado
estacionario de Fred Hoyle, según la cual se genera nueva materia mientras las
galaxias se alejan entre sí. En este modelo, el Universo es básicamente el
mismo en un momento dado en el tiempo. Durante muchos años hubo un número de
adeptos similar para cada teoría.
Con el pasar de los años, las evidencias observacionales apoyaron
la idea de que el Universo evolucionó a partir de un estado denso y caliente.
Desde el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, en 1965, ésta
ha sido considerada la mejor teoría para explicar el origen y evolución del
cosmos. Antes de finales de los años sesenta, muchos cosmólogos pensaban que la
singularidad infinitamente densa del tiempo inicial en el modelo cosmológico de
Friedman era una sobre idealización, y que el Universo se contraería antes de
empezar a expandirse nuevamente. Ésta es la teoría de Richard Tolman de un
Universo oscilante. En los años 1960, Stephen Hawking y otros demostraron que
esta idea no era factible, y que la singularidad es un componente esencial de
la gravedad de Einstein. Esto llevó a la mayoría de los cosmólogos a aceptar la
teoría del Big Bang, según la cual el Universo que observamos se inició hace un
tiempo finito.
Prácticamente todos los trabajos teóricos actuales en cosmología
tratan de ampliar o concretar aspectos de la teoría del Big Bang. Gran parte
del trabajo actual en cosmología trata de entender cómo se formaron las
galaxias en el contexto del Big Bang, comprender lo que allí ocurrió y cotejar
nuevas observaciones con la teoría fundamental.
A finales de los años 1990 y principios del siglo XXI, se lograron grandes
avances en la cosmología del Big Bang como resultado de importantes adelantos
en telescopía, en combinación con grandes cantidades de datos satelitales de
COBE, el telescopio espacial Hubble y WMAP. Estos datos han permitido a los
cosmólogos calcular muchos de los parámetros del Big Bang hasta un nuevo nivel
de precisión, y han conducido al descubrimiento inesperado de que el Universo
está en aceleración
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