por Ciencia de la teoría del Big Bang
Una investigación publicada en 2015 estima que las primeras etapas de la existencia del universo tuvieron lugar hace 13.800 millones de años, con una incertidumbre de unos 21 millones de años con un nivel de confianza del 68%[1].
A efectos de este resumen, es conveniente dividir la cronología del universo, desde que se originó, en cinco partes. En general, se considera que no tiene sentido o no está claro si el tiempo existía antes de esta cronología:
El primer picosegundo (10-12) del tiempo cósmico. Incluye la época de Planck, durante la cual es posible que no se apliquen las leyes de la física actualmente establecidas; la aparición por etapas de las cuatro interacciones o fuerzas fundamentales conocidas -primero la gravitación, y más tarde las interacciones electromagnética, débil y fuerte-; y la expansión del propio espacio y el sobreenfriamiento del universo aún inmensamente caliente debido a la inflación cósmica.
Se cree que las diminutas ondulaciones del universo en esta etapa son la base de las estructuras a gran escala que se formaron mucho más tarde. Las diferentes etapas del universo primitivo se comprenden en distinta medida. Las primeras partes están fuera del alcance de los experimentos prácticos de la física de partículas, pero pueden explorarse por otros medios.
Tamaño del universo
En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que las distancias a las galaxias lejanas eran proporcionales a sus corrimientos al rojo. El desplazamiento al rojo se produce cuando una fuente de luz se aleja de su observador: la longitud de onda aparente de la luz se estira por efecto Doppler hacia la parte roja del espectro. La observación de Hubble implicaba que las galaxias lejanas se alejaban de nosotros, ya que las más lejanas tenían las velocidades aparentes más rápidas. Si las galaxias se alejan de nosotros, razonó Hubble, en algún momento del pasado debieron estar agrupadas.
En los primeros momentos después del Big Bang, el universo era extremadamente caliente y denso. A medida que el universo se fue enfriando, se dieron las condiciones idóneas para dar lugar a los bloques de construcción de la materia: los quarks y los electrones de los que estamos hechos. Unas millonésimas de segundo después, los quarks se agregaron para producir protones y neutrones. En pocos minutos, estos protones y neutrones se combinaron en núcleos. A medida que el universo seguía expandiéndose y enfriándose, las cosas empezaron a suceder más lentamente. Los electrones tardaron 380.000 años en quedar atrapados en órbitas alrededor de los núcleos, formando los primeros átomos. Éstos eran principalmente helio e hidrógeno, que siguen siendo, con mucho, los elementos más abundantes del universo. Las observaciones actuales sugieren que las primeras estrellas se formaron a partir de nubes de gas unos 150-200 millones de años después del Big Bang. Desde entonces, los átomos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el hierro, se producen continuamente en el corazón de las estrellas y se catapultan por todo el universo en espectaculares explosiones estelares llamadas supernovas.
Cómo se creó el universo
Los cosmólogos saben que el universo se está expandiendo ahora, y extrapolan esta expansión hacia atrás en el tiempo para estudiar cómo era el universo primitivo. Hace unos 13.750 millones de años, todo el contenido y la energía del universo estaban contenidos en una singularidad con densidad y temperatura infinitas. Comenzó a expandirse rápidamente y esta expansión se conoce como el Big Bang. Las leyes de la física que conocemos no se aplicaban durante los primeros segundos del universo y los científicos sólo pueden especular sobre cómo era el universo primitivo. En el sitio web de la ESA y en el de la física del Universo se pueden encontrar líneas temporales más detalladas.
Universo
«En el principio»: antes de la década de 1920, estas palabras no tenían cabida en nuestra comprensión científica del universo. Los astrónomos creían que el cosmos era eterno e inmutable. Sólo conocíamos una galaxia y unos pocos millones de estrellas visibles, y éste era el alcance de nuestro universo observable.
Entonces, el astrónomo Edwin Hubble observó, gracias al corrimiento al rojo, que las galaxias distantes se alejaban unas de otras a gran velocidad y formuló la Ley de Hubble para explicar la expansión uniforme del universo. El corrimiento al rojo se refiere al desplazamiento de un cuerpo celeste distante hacia longitudes de onda más largas, o más rojas, gracias al efecto Doppler.
Mientras tanto, el físico Albert Einstein acababa de completar su teoría general de la relatividad, que ofrecía un modelo de un cosmos finito y homogéneo conformado por la gravedad. Estos esfuerzos sentaron la mayor parte del trabajo de base para una avalancha de nuevos descubrimientos y nuevas teorías en las décadas siguientes.
Nuestra comprensión científica moderna del universo proporciona una especie de mapa de carreteras a través del tiempo. Basado en Hubble y Einstein y corroborado por descubrimientos como la abundancia de elementos ligeros y la radiación cósmica de fondo de microondas, este mapa señala 13.700 millones de años atrás hasta un acontecimiento que conocemos como el big bang.
