¿Cómo se formó el Universo?

¿Cómo se formó el Universo?
Una explosión similar a esta dio origen a todo el Universo.
La teoría mejor avalada ha sido la del Big Bang, que habla de una gran explosión inicial.
Sin embargo muchas veces nos preguntamos ¿qué había antes de esto? o ¿qué causó la gran
explosión? La respuesta es nada, ya que antes de la expansión del Universo no había
materia, espacio ni tiempo.
Lo que sí es posible creer hasta hoy es que en ese momento el Universo debe haber estado
muy caliente, ya que un gas al expandirse se enfría, lo que en definitiva ha hecho el
Universo desde la explosión hasta nuestros días.
En un comienzo lo único que se podía percibir era una inmensa bola de fuego, época que se
conoció como la era de los leptones. Aún no podemos hablar de la existencia de átomos,
ya que sus tres constituyentes principales -neutrones, electrones y protones- tenían la
capacidad de convivir en equilibrio junto a otras partículas. Más tarde la temperatura de
esta enorme bola bajó considerablemente, y solo se centraría la atención en los protones,
electrones y neutrones, despareciendo el resto de las partículas.
De aquí en adelante comienza la llamada era del plasma, donde la temperatura bajó lo
suficiente como para que neutrones y protones se combinaran, dando origen a átomos de
helio, que contenían dos protones y dos neutrones.
700.000 años después, recién pudieron formarse átomos eléctricamente neutros gracias a la
combinación de protones y electrones, poniendo fin así, a la era del plasma. A partir de este
momento, la radiación existente en el Universo deja de interactuar con la materia,
comenzando su lento enfriamiento hasta hoy.
Ciertas fluctuaciones en el Universo primitivo deben haber crecido lo suficiente para llegar
a un punto donde la fuerza de gravedad dentro de la fluctuación empezara a superar la
expansión, adquiriendo identidad propia. Una vez que esta fluctuación empezó a contraerse
no se mantuvo homogénea, lo que finalmente dio origen a cúmulos de galaxias y galaxias
individuales.
La gran explosión inicial
Teoría del Big Bang.
Como ya se señaló, la “teoría de la expansión del Universo” postulada por Edwin Hubble
en 1929 determinó que las galaxias estaban más cerca en el pasado. Hace 14 mil millones
de años todas deben haber estado concentradas en un mismo punto, y como un gas al
expandirse se enfría, así el Universo, en su proceso de expansión, debe estarse enfriando.
En el pasado, la temperatura del Universo deber haber sido mucho mayor; y si
retrocedemos al punto donde todo estaba concentrado en un volumen mínimo, la
temperatura debe haber sido altísima.
Elementos químicos
El cosmologista belga Georges Lemaître y el físico ruso-estadounidense George Gamow
(1904-1968) propusieron que el Universo había empezado con un gran estallido: el Big
Bang.
La explosión habría afectado al átomo primitivo o huevo cósmico, que poseía una altísima
densidad y una elevada temperatura. Y aunque la teoría había sido enunciada ya en los años
30 del siglo pasado, lo que Gamow intentó fue desarrollar una explicación a partir de las
reacciones nucleares de los primeros instantes de la explosión, cuando se habrían formado
todos los elementos químicos en la proporción que se los conoce en el cosmos.
En los últimos años quedó claro para los astrónomos que es muy probable que el hidrógeno
(H) y el helio (He) se hayan creado en el momento inicial del Universo. Pero el resto de los
elementos químicos se formó en el interior de las estrellas y en las supernovas (ver
glosario). Por este motivo, el planteamiento de Gamow fue desestimado y cayó en el olvido
por varios años.
Aunque la “teoría del Big Bang” no pudo ser probada a través de los estudios sobre los
elementos químicos, las ondas de radio le brindaron otra oportunidad. En 1964 los
astrónomos Arno Penzias –físico alemán nacionalizado estadounidense y nacido en 1933–
y Robert Wilson –nacido en Estados Unidos en 1936–, que realizaban observaciones en el
laboratorio de la Bell Telephone en Estados Unidos, descubrieron que utilizando una antena
especial podían captar un ruido de fondo en la banda de las ondas de radio. El ruido parecía
provenir de todas partes del Universo, y de inmediato fue identificado como la radiación
remanente de la gran explosión inicial.
Como las ondas radiales son sólo una referencia a partir de la cual pueden deducirse
muchos otros procesos físicos, fueron utilizadas para calcular la temperatura actual del
Universo. Se estableció así que la radiación recibida corresponde a la misma que emite un
cuerpo a 3ºK (-270ºC); por lo tanto, esa sería la temperatura del cosmos después de haberse
expandido y el termómetro aún seguirá bajando.
Arno Penzias y Robert Wilson recibieron el Premio Nobel de Física por su descubrimiento,
que definitivamente estableció la teoría de Gamow sobre el Big Bang. Este aporte
científico, conocido como radiación de fondo, es el único perfectamente verificado que
respalda la teoría de la explosión primitiva
El Big Bang
Durante los primeros segundos, la temperatura era de más de un billón de grados y toda la
energía se hallaba en forma de radiación. Durante los primeros 10 segundos se formaron las
partículas elementales y al cabo de 15 minutos se formaron núcleos de hidrógeno y helio,
en proporción de cuatro a uno. Unos 10.000 años después, la temperatura había descendido
a unos 100.000 grados y se formaron los primeros átomos de hidrógeno. Al cabo de unos
400.000 años, el hidrógeno empezó a condensarse en nubes (las futuras estrellas), las cuales
a su vez se agrupaban en cúmulos mayores (las futuras galaxias).
Hace 11.000 millones de años, la temperatura del universo era de unos 3.000 grados, y se
formaron las primeras estrellas: la gravedad hizo que los núcleos de muchas nubes de
hidrógeno alcanzasen temperaturas elevadas, del orden de 15 millones de grados, lo que
permitió la fusión del hidrógeno en helio, proceso que origina la emisión luminosa de las
estrellas.
Cuando las estrellas agotan el hidrógeno del núcleo, son capaces de seguir generando
energía fundiendo a su vez el helio en materiales más pesados. De este modo, en los
núcleos de las primeras estrellas se formaron todos los elementos químicos que hoy existen
en la Tierra. En las estrellas más grandes, este proceso genera cada vez más energía, hasta
que llega un momento en que la gravedad no es capaz de contenerla y la estrella explota
lanzando al espacio gran parte de su materia. Esto sucede a una edad diferente según la
masa de cada estrella.
Las explosiones de estrellas llenaron el espacio de nuevas nubes de gas (esta vez
relativamente rico en toda la gama de elementos químicos), a partir del cual se formaron
nuevas estrellas, las llamadas estrellas de segunda generación, entre las cuales se encuentra
el Sol.