Origen del Universo

Origen del Universo
Liceo Carmela Carvajal
El Universo: Nuestro universo es muy grande y las galaxias más distantes que podemos
visualizar se encuentran a una distancia de unos 15000 millones de años luz. Los objetos lejanos
nos ayudan a configurar la historia del universo, que empezó con una gran explosión. EL futuro
del universo es incierto: se podría expandir sin limite o colapsar bajo la acción de su propia
gravedad.
Para poder entender el universo como un todo, debemos considerar tres puntos importantes:
primeramente hay que asumir que las leyes de la ciencia son iguales en todas las partes del
mismo; en segundo lugar, aceptamos que el universo se extiende de una forma mas o menos
uniforme por todo el espacio; por ultimo, se acepta que el espacio posee las mismas
propiedades en todas las direcciones.
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COSMOLOGÍA
Existen muchas teorías sobre la naturaleza del universo. Los antiguos egipcios,
griegos y romanos creían que los dioses controlaban el cosmos. Los sabios de la edad Media
creían que el universo era bastante pequeño, con la tierra en el centro. Rodeándolo todo estaban
los cielos, el reino de Dios y los ángeles. Sin embargo, a partir de la época de Newton los
científicos intentaron confeccionar modelos del universo en los que las matemáticas y la física, y
no las creencias religiosas, mitos o tradiciones fueran la base de la explicación del
funcionamiento del universo físico. La rama de la ciencia que estudia y formula los modelos del
universo como un todo se llama Cosmología.
Los cosmólogos tienen la esperanza de describir el universo a la mayor escala posible, las
cuales eran sus condiciones en el pasado y como cambian con el paso del tiempo.
EL BIG BANG
La expansión del universo nos revela que en el pasado este debió de ser bastante más denso.
¿Cuánto? Una posible explicación para este fenómeno, la teoría del BIG BANG, afirma que en el
pasado toda la materia y la energía del universo estaba concentrada en una región muy pequeña
del espacio. Su temperatura era muy alta, así como su densidad. El universo que vemos emergió
explosivamente tras este BIG BANG. Desde la explosión inicial, se ha ido expandiendo y
enfriando.
La edad del universo no se puede calcular con exactitud porque depende de la curvatura del
espacio y eso no ha sido medido todavía correctamente. Teniendo en cuenta su ritmo de
expansión, parece que ahora tiene entre 12000 y 20000 millones de años. Existe un gran
número de dudas, pero el universo es definitivamente mucho más viejo que el sol y la tierra. En
el remoto pasado, el universo que emergió del BIG BANG era muy deferente al que vemos hoy.
La cuenta atrás
En el principio no había nada. Era una nada tan profunda que nos resulta imposible de
comprender. Podemos intentarlo pensando en las enormes y heladas regiones intergalácticas del
universo actual, pero incluso en ellas se encuentran átomos dispersos y el espacio que ocupan
es cruzado continuamente por la pálida radiación de la luz. Además, estas regiones casi vacías
están sujetas por la invisible estructura del universo y responden al inaudible reloj del tiempo.
Hace mucho, muchos años, no había materia ni radiación; ni siquiera existía el espacio, y el
tiempo no discurría.
Sin tiempo: El tiempo no es una corriente que fluya eternamente, desde siempre en el pasado
hasta siempre en el futuro. Su transcurrir esta íntimamente ligado al espacio y, por tanto, a la
materia y a la gravedad. Por eso, no podemos hablar de que ocurrió antes del BIG BANG, ya que
el propio tiempo no existía.
Sin espacio: Antes de que hubiera espacio, nada podía existir porque no había ningún lugar
donde pudiera estar. Nuestro universo probablemente se creó no solo desde la nada, sino
también desde ningún sitio.
¿Por qué? : La ciencia no puede responder a la pregunta de porque la “nada” original no se
quedo como estaba. Tan solo filósofos y teólogos ofrecen posibles respuestas, aunque
probablemente nunca puedan ser comprobadas ni desmentidas. Todo lo que sabemos es que
algo sucedió.
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Los primeros segundos
El universo más primitivo fue una bola de radiación. Consistía en una “sopa” de partículas
exóticas que se enfriaban con rapidez a medida que el pequeño universo se expandía. Cuando
este contaba con una edad de tan solo millonésima de segundo, mucha de su energía se
convirtió en protones (el núcleo de los átomos de hidrogeno). En el siguiente milisegundo se
formaron los electrones y estos colisionaron con los protones creando los neutrones. Los
neutrones sobreviven solamente unos mil segundos como partículas independientes, por lo que
los minutos siguientes fueron cruciales.
Durante el primer cuarto de hora los protones reaccionaron con los neutrones, que se
deterioraban con mayor rapidez, para formar el núcleo de los átomos de hidrogeno. En una
carrera contra el tiempo, como el universo continuaba enfriándose y expandiéndose, consiguió
convertir un cuarto de su materia de hidrogeno en helio. El hidrogeno sobrante sirvió para la
formación de las estrellas.
Un millón de años después
Al final de la primera hora del BIG BANG, el universo el universo estaba constituido por fotones
de radiación junto con electrones, núcleos de hidrógeno(protones) y núcleos de helio. No
existían los átomos porque la temperatura no era lo suficientemente baja para que los
electrones se quedaran orbitando alrededor de los protones o del núcleo de helio. Cualquier
electrón que lo intentaba era apartado en colisiones con los fotones energéticos.
Sin embargo, el tiempo estaba en contra de la radiación. La continua expansión enfrió el
universo e hizo a los protones cada vez menos energéticos, a medida que tenían que llenar el
espacio en expansión. Después de casi un millón de años la temperatura descendió en 4000°C,
siendo la adecuada para que el núcleo conservase cualquier electrón que se pusiera en su órbita.
Fue en ese momento de la vida del universo cuando se formaron los átomos. Se tardó miles de
años para que los electrones se unieran a los protones o al núcleo de helio. Hasta que eso
ocurrió, la luz no pudo viajar muy lejos en el universo.
Una vez que se formaron los átomos estables, el universo se torno transparente y la luz pudo
viajar sin obstáculos.
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El eco del BIG BANG
Después de sus primeros movidos tres minutos, cuando las partículas iban y venían y se forjaron
los primeros elementos, el universo entro en un periodo de mucha mayor tranquilidad, que duro
más de 250000 años. Los ingredientes del cosmos siguieron siendo los mismos, pero su
densidad fue disminuyendo a medida que el universo se expandía. El principal componente era
la radiación, que rebotaba continuamente en la materia y formaba una impenetrable niebla
luminosa. Pero un día, repentinamente, la niebla desapareció. El eco de ese memento todavía
puede detectarse en la forma de la radiación de fondo que llena todo el universo. Es la prueba
más poderosa de que el BIG BANG existió realmente.
Radiación de fondo
La radiación de calor procedente del caliente BIG BANG todavía se encuentra en el universo. EN
1964 dos científicos de los laboratorios Bell, en Nueva Jersey (EEUU), investigaban unas
molestas fuentes de ondas radioeléctricas que interferían las comunicaciones. Utilizaron una
antena muy sensible y encontraron que el ruido radio no variaba con el tiempo, el día o la
dirección a la que apuntaban al cielo. Accidentalmente, Arno Penzias t Robert Wilson
descubrieron la radiación remanente del BIG BANG.
En 1989, la NASA lanzo el COSMIC BACKGROUND EXPLORER (COBE) para estudiar esa
radiación residual. El satélite transportaba helio líquido para enfriar sus detectores al mismo
nivel que la radiación de fondo. Uno de los mayores éxitos del COBE fue mostrar que la débil
radiación es exactamente como la de un objeto cliente. Este fue un descubrimiento crucial,
porque probó que las ondas radioeléctricas eran una forma de radiación de calor.
La radiación de fondo, sorprendentemente, es la misma en cualquier parte del cielo. Esto
significa que el universo es el mismo en cualquier dirección, así el COBE confirmo uno de los
supuestos establecidos por los cosmólogos. La distribución uniforme de la radiación es una
clara evidencia de que vemos el calor que contiene el universo en si y no las contribuciones
aisladas de un gran numero de objetos muy distantes
El nacimiento de una galaxia
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Dos teorías por describir como los “grumos” de gas observados por el COBE llegaron a formar
las galaxias agrupadas en cúmulos y supercúmulos. Para ambas, los ingredientes básicos son
el hidrogeno y el helio del BIG BANG, condensados por la influencia gravitatoria de la materia
oscura. Si la mayor parte de ésta está formada por neutrinos, la formación de galaxias seguiría
el camino de la teoría denominada “ de arriba abajo”; si los WIMPs predominaron, la versión
correcta seria la de la teoría “de abajo arriba”.
La teoría “de arriba abajo”: Según esta teoría, antes de que hubiera galaxias, la materia
formaba enormes filamentos de gas, los cuales se disgregaron en filamentos menores que
volvieron a dividirse, dando lugar con el tiempo a las galaxias individuales. Los filamentos
determinaron el tamaño y la forma de los cúmulos y supercúmulos que se formaron mucho
antes de que cada nube de gas se convirtiera en una galaxia independiente.
La teoría “de abajo arriba”: Según esta teoría, poco después de la etapa contemplada por el
COBE, se formaron las galaxias de forma independiente y en gran numero. Al principio estas
galaxias se diseminaron al azar, pero la gravedad las fue atrayendo hasta formar los cúmulos y
supercúmulos de galaxias.
Recreando el BIG BANG
Las herramientas que emplean los científicos que investigan el origen del universo no son los
telescopios sino los aceleradores de partículas. Con ello recrean las condiciones infernales que
regían el cosmos primitivo. Estos aparatos emplean poderosos campos electromagnéticos para
acelerar partículas, como los electrones, hasta velocidades cercanas a la de la luz. Cuando
chocan, se convierten en energía pura, a partir de la cual se forma una cascada de partículas
subatómicas exóticas que aparecen fugazmente, desapareciendo apenes unas fracciones de
segundos después al convertirse en otras. Muchas de ellas son partículas como las que se
crearon en los primeros instantes del universo, tras el BIG BANG.
Bibliografía: Astronomía, colección Oxford joven. Historia del universo, Icarito.
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