Palabras Claves: Astrofísica, Cosmología, Relatividad General
El modelo del Big Bang, o de la Gran Explosión, es el que mejor explica el origen de nuestro universo. Este modelo propone que el universo comenzó desde un pequeño punto en el espacio, donde toda la materia se encontraba concentrada a temperaturas extremadamente altas. Sin embargo, les invito a cuestionar este concepto por un momento y a preguntarse: ¿cómo se ha llegado a esta conclusión? ¿Qué evidencias respaldan que este modelo es el mejor?
Hacer preguntas es una señal de deseo por aprender. Para responder estas interrogantes, comencemos a describir lo que ocurrió después del Big Bang. El universo era como una sopa caliente, compuesta no de masa y chipilín, sino de electrones, protones, neutrones y fotones.
Tras el Big Bang, el universo comenzó a enfriarse, lo que permitió que protones y neutrones se unieran para formar los primeros átomos. El Big Bang predice que, del total de materia en el universo, el hidrógeno constituía aproximadamente el 75%, seguido del helio con un 25%, y una cantidad muy pequeña de litio, apenas el 0.0001%. La conservación de la abundancia de estos elementos se debe a que algunos se destruyen en procesos estelares y no se producen en cantidades significativas después del Big Bang. Los elementos más pesados que el litio solo pudieron producirse durante la evolución estelar. Así, podemos medir la concentración de estos elementos en nubes intergalácticas con muy poca evolución estelar que aún conservan la firma de la nucleosíntesis primordial, es decir, se mide observacionalmente la concentración predicha por el Big Bang [1].
La formación de los primeros átomos en el universo permitió que los fotones, la luz, viajara libremente por primera vez. Antes, su camino era interrumpido por electrones libres que, tras quedar atrapados en los átomos, hicieron que el universo se volviera transparente unos 380 mil años después del Big Bang, dejó de ser una sopa de chipilín. Esta transición de opaco a transparente permitió que los fotones se movieran libremente, creando la radiación cósmica de fondo (CMB) que observamos hoy.
La luz del CMB, que ha viajado a través del universo enfriándose con el tiempo, se detecta ahora como una radiación térmica muy fría, con una temperatura de aproximadamente 2.725 K (equivalente a una energía térmica de -270.425 °C ó 0.00023 eV). Aunque se haya enfriado, esta luz nos ofrece una selfie de cómo era el universo cuando tenía apenas 380 mil años. Satélites como COBE, WMAP (en la imágen) y Planck han medido esta radiación para entender mejor el universo [2].
La expansión del universo, observada por primera vez por Edwin Hubble en 1929, es otra evidencia que respalda el modelo del Big Bang. Esta expansión se evidencia al observar que las galaxias distantes se alejan de nosotros, consistente con la idea de que el universo comenzó desde un estado muy pequeño y denso y ha estado expandiéndose desde entonces [3].
A través de evidencias como la composición de elemental primigeneos, la radiación cósmica de fondo y la expansión del universo, el Big Bang nos ofrece un marco comprensible y ampliamente respaldado por la comunidad científica. Su capacidad para explicar fenómenos tan diversos y su corroboración mediante observaciones lo consolidan como un pilar fundamental en nuestra comprensión del cosmos.
Referencias:
[1] Cyburt, R. H., Fields, B. D., Olive, K. A., & Yeh, T.-H. (2016). Big Bang Nucleosynthesis: 2015. Rev. Mod. Phys., 88, 015004. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.88.015004
[2] Aghanim, N., & others. (2020). Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters. Astron. Astrophys., 641, A6. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833910 [Erratum: Astron. Astrophys. 652, C4 (2021)].
[3] Hubble, E. (1929). A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proc. Nat. Acad. Sci., 15, 168–173. https://doi.org/10.1073/pnas.15.3.168
Texto: Jorge H. Mastache de los Santos Imágenes: Representación artística del Satélite WMAP y la radiación cósmica de fondo. Créditos NASA's Goddard Space Flight Center
