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La teoría del Big Bang: los detalles que desconocías de esta gran hipótesis

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La teoría del Big Bang dice que el universo nació hace aproximadamente 14 mil millones años de un único punto que estaba contenido en el espacio, y que a partir de ahí se expande de forma contínua. A esta conclusión llegó Edwin Hubble en 1929, al observar que la Vía Láctea se alejaba de nosotros a una velocidad proporcional a la distancia que mantenía con la Tierra.

Hablar de los orígenes de todo lo que existe es un tema de lo más complejo. Es decir, si ni siquiera conocemos al 100 % todos los fenómenos que ocurren en el fondo de los océanos, ¿no sería un tanto pretencioso asegurar que comprendemos cómo se originó el universo? Pero por eso mismo también es impresionante lo que la humanidad ha logrado descubrir incluso con nuestros limitados medios.

En este artículo conocerás qué es lo que propone la teoría del Big Bang, cómo fue desarrollada y si existen otras hipótesis que expliquen cómo se originó todo lo que nos rodea. también revisaremos algunas de las teorías que sugieren cómo podría acontecer el fin del universo. Hay muchas preguntas por responder, así que comencemos.

¿Quién propuso la teoría del Big Bang?

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Los astrónomos combinan modelos matemáticos y observaciones para hacer teorías que expliquen cómo fue que surgió el universo. En la teoría del Big Bang (o modelo del Big Bang) se incluyen otras propuestas, como la de la relatividad de Einstein y teorías estándar de partículas fundamentales. Esto quiere decir que no se trata de una idea asilada que tuvo una sola persona: se necesitó ⁠—y aún se necesita— de los conocimientos de toda la comunidad científica para establecerla y ampliarla.

Seguro te sorprenderá saber que la primer persona en proponer esta teoría cosmológica fue un sacerdote católico. Georges Lemaître nació en Bélgica el 17 de julio de 1894 y falleció en el mismo país el 20 de junio de 1966. La vida de este hombre fue fascinante, por decir lo menos. Él era ingeniero civil cuando se unió al ejército belga durante la Primera Guerra Mundial, en donde se convirtió en oficial de artillería. Por su servicio, Georges recibió la condecoración de la Cruz de Guerra.

Después del conflicto bélico, Lemaître se inscribió en un seminario para convertirse en sacerdote. Al mismo tiempo él estudió Física en la Universidad de Cambridge, para después continuar con su trayectoria académica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Fue en ese entonces cuando se familiarizó con el trabajo del físico teórico Albert Einstein y el astrónomo Edwin Hubble. Gracias a los conocimientos de esos tres científicos fue como Georges logró formular la teoría del Big Bang en 1927. (Qué reciente, ¿no te parece?)

De Einstein retomó su teoría de la relatividad, la cual comprende dos teorías: la de la relatividad espacial y la de la relatividad general. La primera establece el principio de relatividad, el cual afirma que las leyes de la Física son las mismas para todos los observadores que poseen un movimiento uniforme entre ellos. También explica que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente de su movimiento relativo o del movimiento de la fuente de luz. Estos postulados hacen referencia a la estructura del espacio-tiempo.

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La relatividad general, por el otro lado, se relaciona a la gravedad. Ésta afirma que los estados de movimiento acelerado y de reposo en un campo gravitacional son físicamente idénticos. Dentro de esta idea Einstein propuso que el espacio-tiempo en realidad es curvo. Las implicaciones de la teoría de la relatividad general van en contra de muchos de los principios estudiados en Física clásica. Pero también son de utilidad para defender la expansión del universo. De acuerdo con el científico alemán, las partes del universo más alejadas de nosotros son más rápidas que la velocidad de la luz.

Edwin Hubble fue uno de los pioneros en el campo de la astronomía extragaláctica, la cual se encarga de estudiar los cuerpos y fenómenos que se encuentran fuera de la Vía Láctea. Ahora nos parece obvio, pero fue apenas durante la década de los 20 cuando mediante una serie de cálculos Hubble fundamentó que existen otras galaxias además de la Vía Láctea. Con su descubrimiento, la comunidad astronómica comenzó a reconocer que el universo contenía montones de galaxias y no sólo una.

Con eso en mente, Hubble planteó lo que después sería conocido como la Ley de Hubble, la cual establece los principios de la expansión del universo. Ésta indica que existe una relación entre las velocidades de las galaxias lejanas y su distancia hacia la Tierra. También apoyado en la teoría de la relatividad de Einstein, el astrónomo señaló que las galaxias más alejadas de nosotros son las que me mueven con mayor rapidez, lo que quiere decir que el universo se encuentra en un proceso de expansión constante, el cual comenzó desde los inicios del Big Bang.

Ahora la Ley de Hubble también es conocida como la Ley Hubble–Lemaître, ya que Georges habló de este fenómeno en 1927, dos años antes de que Hubble publicara su trabajo sobre la expansión del universo. Pero como el trabajo de Lemaître fue parte de una publicación con un menor renombre, su artículo pasó casi inadvertido. Así que en realidad podríamos considerar las aportaciones de Lemaître y Hubble como un trabajo en conjunto de forma indirecta, ya que eran contemporáneos y sus observaciones ayudaron a fundamentar esta teoría. Pero fue Georges el primer científico en medir e interpretar una señal de la posible expansión del universo.

¿Cómo nació el universo?

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Con todos esos antecedentes ahora será un poco más sencillo comprender la teoría del Big Bang. Como Lemaître encontró que el universo se encontraba en expansión, esto lo llevó a creer que dicho movimiento se originó desde un mismo punto y esa distancia entre galaxias que cada vez crece más y más era una consecuencia de dicho acontecimiento, como los restos tras una explosión. El científico propuso que todo comenzó con un solo átomo.

Investigaciones más recientes han sugerido que el Big Bang podría ni siquiera haber iniciado con un átomo, sino con apenas una pequeñísima, pero en verdad diminuta, fracción de un átomo. Dentro de ella se contenían las fuerzas de gravedad, de electromagnetismo y nucleares, las cuales ⁠— en cuestión de menos de un segundo ⁠— se expandieron hacia afuera. De esta manera la materia y la energía quedaron distribuidas de manera pareja. El Big Bang se traduce del inglés como "la gran explosión", pero como tal, no se ha establecido si en realidad implicó una explosión tan violenta como su nombre lo indica.

Si miráramos el universo un segundo después del Big Bang, veríamos un mar de neutrones, protones, electrones, positrones, fotones y neutrinos a alta temperatura. A medida que pasó el tiempo, el universo se fue enfriando hasta conseguir que se formaran átomos neutros. El universo pasó de opaco a transparente debido a la acción de los fotones. Desde ese momento, las galaxias no han dejado de alejarse unas de las otras, y el universo cada vez se vuelve más grande.

El universo es plano, es decir que en la geometría del espacio se cumplen las reglas de la geometría euclidiana. Además, el universo presenta una temperatura estable en cualquiera de sus puntos. Esto podría deberse a que, en el momento inmediatamente después del Big Bang, el universo experimentó la inflación: una expansión de un montón de energía inestable que se habría distribuido de manera más estable a lo largo y ancho del espacio. Lo que desconocemos hasta la fecha es qué fue lo que provocó dicha inflación.

¿Puedes imaginar que todo lo que existe en este momento alguna vez fue parte de apenas un pedazo de un átomo? En verdad a veces parece que estas teorías salieron de las páginas de un cómic de Marvel.

¿El Big Bang es la única teoría?

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La teoría del Big Bang no es la única teoría del origen del universo, sino más bien la más popular y la más aceptada tanto por expertos como académicos. Esta hipótesis es de la cual se ha encontrado más evidencia, mientras que el resto de sus "contrincantes" han sido desacreditados o aún no han podido ser comprobados. En el primer caso tenemos el modelo del estado estacionario, el cual decía que el universo se encontraba en expansión por una constante creación de materia.

¿Recuerdas que dijimos que algunas de estas ideas suenan salidas de un cómic de Marvel? Pues no lo decíamos sin motivos, porque sí existe una teoría del multiverso, llamada "de inflación eterna". La cual indica que no han dejado de ocurrir inflaciones, las cuales han creado muchos universos diferentes, los cuales logran coexistir.

La teoría del Big Bang sigue siendo una de las más aceptadas, pero aún quedan varias interrogantes por responder. Como por qué dentro del universo existe más materia que antimateria, por mencionar sólo algunos de los misterios que los astrónomos afines a esta hipótesis aún no han logrado resolver.

Así como han existido diferentes propuestas sobre el inicio del universo, también las hay sobre cómo terminará o qué pasará con él con el paso del tiempo. Uno de los tantos objetivos actuales de las investigaciones es saber si el universo seguirá creciendo o algún día parará y colapsará. Una de estas teorías es la del Big Crunch, la cual establece que en algún momento la expansión se revertirá y podría ocasionar un segundo Big Bang. Pero la mayoría de las pruebas disponibles afirman que esto no sucederá, ya que la aceleración es cada vez mayor y no al revés.

La teoría del Big Rip, en cambio, propone que en algún momento la energía oscura será más abundante que la gravedad, lo cual hará que las galaxias, los cuerpos celestes, los planetas e incluso los átomos comiencen a separarse. También tenemos la teoría del Big Freeze, la cual señala que la expansión del universo es infinita y entre más se alejen las galaxias, más heladas serán. Así, eventualmente, las temperaturas serán tan bajas que la vida en el universo dejará de existir.

Al tomar en cuenta que este cúmulo de conocimientos en realidad es bastante reciente (hablamos de apenas un poco más de 100 años), existe la posibilidad de que jamás terminemos de comprender en su totalidad cómo fue que el universo se originó. Por eso esta rama de la ciencia es tan apasionante, porque esconde demasiados secretos que están fuera de nuestro alcance, pero que no podemos esperar a descubrir.

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