La evolución del Universo       

 

 

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Por Bronny Sánchez Ferrer.

Asociación Larense de Astronomía, ALDA.

 

Hace unos 15 millardos de años, el Universo surgió de un mar caliente y denso de materia y energía infinita. A medida que el Cosmos se expandió y se enfrió, generó estrellas, galaxias, planetas y vida.

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La imagen es una representación de cómo se veía el Universo, cuando tenía el 60% de su edad actual. El Telescopio Espacial Hubble (HST) capturó la imagen al enfocarse en el cúmulo, mientras completaba 10 órbitas. Esta imagen es una de las exposiciones más largas y claras jamás producidas por el Hubble. Varios pares de galaxias parecen estar atrapados en el campo gravitacional del otro. Tales interacciones, rara vez se encuentran en grupos cercanos, y son una clara evidencia de que el Universo está evolucionando.

 

En un instante particular, hace aproximadamente 15 millardos de años, toda  la materia y la energía que podemos observar, concentrada en una región más pequeña que un centavo, comenzaron a expandirse y enfriarse a una velocidad increíblemente rápida.

 

Para cuando la temperatura había bajado a 100 millones de veces la del  núcleo de nuestro Sol (15 millones de grados) las fuerzas de la naturaleza asumieron sus propiedades actuales, y las partículas elementales conocidas como quarks, vagaron libremente en un mar de energía. Cuando el Universo se expandió 1.000 veces más, toda la materia que podemos medir llenó una región del tamaño del Sistema Solar.

 

En ese momento, los quarks libres quedaron confinados en neutrones y  protones. Después que el Universo creció en otro factor de 1.000, los protones y los neutrones se combinaron para formar núcleos atómicos, incluida la mayor parte del helio y el deuterio presentes en la actualidad. Todo esto ocurrió dentro del primer minuto de la expansión. Sin embargo, las condiciones aún eran demasiado altas para que los núcleos atómicos capturaran electrones.

 

Los átomos neutros aparecieron en abundancia sólo después de que la  expansión hubiera continuado durante 300.000 años y el Universo fuera 1.000 veces más pequeño de lo que es ahora. Los átomos neutros comenzaron a fundirse en nubes de gas, que luego se convirtieron en estrellas. Para cuando el Universo se había expandido a una quinta parte de su tamaño actual, las estrellas habían formado grupos reconocibles como galaxias jóvenes.

 

Nuestra comprensión de la génesis y la evolución del Universo es uno de los  grandes logros de la ciencia del siglo XX. Este conocimiento proviene de décadas de experimentos y teorías innovadoras. Los telescopios modernos en tierra y en el espacio detectan la luz de las galaxias a miles de millones de años luz de distancia, mostrándonos cómo era el Universo cuando era joven.

 

Los aceleradores de partículas sondean la física básica del entorno de alta  energía del Universo primitivo. Los satélites detectan la radiación de fondo cósmico, remanente de las primeras etapas de expansión, proporcionando una imagen del Universo en las escalas más grandes que podemos observar.

 

Nuestros mejores esfuerzos para explicar esta gran cantidad de datos están  incorporados en una teoría conocida como el Modelo Cosmológico Estándar o la Cosmología del Big Bang. El principal reclamo de la teoría es que, en el promedio a gran escala, el Universo se está expandiendo de manera casi homogénea, desde un estado temprano denso.

 

En la actualidad, no existen desafíos fundamentales para la teoría del Big  Bang, aunque ciertamente hay problemas sin resolver dentro de la teoría misma. Los astrónomos no están seguros, por ejemplo, de cómo se formaron las galaxias, pero no hay razón para pensar que el proceso no ocurrió dentro del marco del Big Bang. De hecho, las predicciones de la teoría han sobrevivido a todas las pruebas, hasta la fecha.

Sin embargo, el modelo del Big Bang sólo llega hasta cierto punto, y quedan  muchos misterios fundamentales: ¿Cómo era el Universo antes de expandirse? (Ninguna observación que hayamos hecho nos permite mirar más allá del momento en que comenzó la expansión). ¿Qué sucederá en un futuro lejano, cuando la última de las estrellas agote el suministro de combustible nuclear? Nadie sabe las respuestas todavía.

 

Albert Einstein con su Teoría de la Relatividad General fue la clave para el descubrimiento de la expansión y evolución del Universo.

 

Nuestro Universo puede ser visto bajo muchas luces: por místicos, teólogos,  filósofos o científicos. En ciencia, adoptamos la ruta de la carga: aceptamos sólo lo que se prueba por la Experimentación y la Observación. Albert Einstein, nos dio la Teoría de la Relatividad General, ahora bien probada y aceptada, que establece las relaciones entre masa, energía, espacio y tiempo. Einstein demostró que una distribución homogénea de la materia en el espacio encaja muy bien con su teoría. Supuso, sin discusión, que el Universo es estático, sin cambios en el promedio a gran escala.

 

En 1922, el teórico ruso Alexander A. Friedmann, se dio cuenta de que el Universo de Einstein es inestable; la más mínima perturbación haría que se expandiera o contrajera. En ese momento, Vesto M. Slipher, del Observatorio Lowell, estaba recopilando la primera evidencia de que las galaxias se están separando. Luego, en 1929, el eminente astrónomo Edwin Hubble, demostró que la velocidad a la que una galaxia se aleja de nosotros es aproximadamente proporcional a su distancia (es decir: mientras más distante se encuentra, más rápido se aleja).