LA TEORIA DEL BIG BANG
El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que
de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo.
La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en
un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas
las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.
Inmediatamente
después del momento de la "explosión", cada partícula de materia
comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que
al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su
superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología
de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La
materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial
está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones,
Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera
hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.
En 1948 el
físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría
de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se
creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se
observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran
Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la
densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos
químicos.
Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el
helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos
más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin
embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de
los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de
su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos
del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el
hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto
explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.
Según
se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó
enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos
vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los
radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los
astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.
Uno
de los grandes problemas científicos sin resolver en el modelo del
Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es,
si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).
Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad
media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el
modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el
movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por
el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del
valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de
forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al
multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene
una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que
indicaría que el Universo está cerrado.
La diferencia entre estos
dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada
materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias
visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este
método de determinar el destino del Universo será poco convincente.
Muchos
de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en
desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado
lugar al Big Bang. La teoría inflacionaria, formulada en la década de
1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de
Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas
elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan
osadas como la posibilidad de una infinidad de universos producidos de
acuerdo con el modelo inflacionario.
Sin embargo, la mayoría de
los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia
oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén,
premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad
sino también los fenómenos del plasma, tienen la clave para comprender
la estructura y la evolución del Universo.
