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Después del Big Bang

Posted by pablorsk in Cosmología

A través de la constante de Hubble se puede determinar matemáticamente la edad del universo, ya que la inversa de ese valor es de unos 15 mil millones de años; que es el tiempo transcurrido desde el primer gran estallido, el Big Bang hasta la época actual. El Big Bang fue bautizado por el astrónomo inglés Fred Hoyle en 1950 como el instante inicial de la gran explosión que habría dado comienzo al espacio y al tiempo.

Sea cual fuera el mecanismo que dio inicio al Big Bang, éste debió ser muy rápido: el universo pasó de ser denso y caliente (instante “cero” del tiempo) a ser casi vacío y frío (instante actual). De la situación del universo antes del Big Bang no se sabe nada, ni siguiera puede imaginarse cómo comenzó. Puede estimarse que antes de conformadas las galaxias, la densidad de materia del universo habría sido infinita o extremadamente grande; por lo tanto, el análisis del universo puede iniciarse un instante después del Big Bang, en el cual la densidad resulte ahora finita, aunque extraordinariamente enorme Algo similar se puede decir con respecto a la temperatura. En las regiones de mayor temperatura se acumuló la materia que luego dio origen a las galaxias y posteriormente a las estrellas. Se pueden analizar los procesos físicos que se desarrollaron después del Big Bang desde el tiempo de 10-43 seg después del inicio del universo.

Al momento del Big Bang las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza: gravitación, fuerza fuerte, electromagnetismo, fuerza débil formaron una única fuerza, la superfuerza, que a medida que el universo se expande se separan una de otra. Luego aparecen los protones y neutrones que componen los núcleos del hidrógeno, deuterio, helio y litio. Al proseguir el enfiriamiento del universo los electrones se unen a los núcleos átomicos y forman los átomos neutros. Posteriormente la radiación y la materia que cubren todo el universo se separan, lo que se define como el descople. Aparecen luego las galaxias, las estrellas y los planetas.

En ese momento junto a la materia no condensada, debió existir un campo de radiación tan intenso cuyos residuos deberían poder observarse en la actualidad. Al respecto surge un dato observacional importante: en 1965 A. Penzias y R.Wilson detectaron una radiación en las longitudes de onda de radio, que corresponden a una temperatura extremadamente baja: unos

(T = 3 K, donde “K” es el símbolo de las temperaturas en la escala Kelvin, donde el “cero” corresponde a -273ºC).

Esa radiación predicha por G.Gamow en 1948 se conoce como radiación cósmica de fondo y se supone que se habría generado cuando en el universo se desacopló la radiación de la materia. Tenía una edad de unos 300.000 años y una temperatura de unos 3000 K. En aquel momento todavía no se habían formado ni las galaxias ni las estrellas ni los planetas.

Una característica de esa radiación es que se distribuye de manera uniforme en todo el cielo, sin que se note ninguna dirección preferencial; a propósito, es una de las pruebas convincentes de que el Big Bang realmente sucedió fue la detección de esa radiación de fondo abarcado todo el espacio. El estudio de esa radiación permite obtener información sobre las condiciones del universo en sus comienzos; por ejemplo, el satélite COBE encontró en 1992, tenues fluctuaciones de temperatura en la radiación de fondo, las que se han interpretado también como una confirmación de que el Big Bang existi&oacute. Esas fluctuaciones de radiación indican variaciones de densidad de la materia.

Las abundancias observadas de hidrógeno, deuterio, helio y litio en las nebulosas gaseosas y en las estrellas coinciden con las estimadas en los procesos de evolución del universo, lo que confirma también la existencia del Big Bang.

A continuación se mencionan los principales fenómenos ocurridos luego del estallido inicial de acuerdo a las modernas teorías cosmológicas. (Se indica con T la temperatura del universo en ese instante).

Instante Acontecimiento
0 Big Bang. Origen del tiempo, el espacio y la energía del universo que conocemos.
10-43 seg Instante después del Big Bang en que puede analizarse los procesos f&iacutesicos que se desarrollaron posteriormente. T =1032 K
10-36 seg Se separa la fuerza fuerte. El volumen del universo comienza una muy rápida expansión: es el universo inflacionario.T = 1027 K
10-32 seg Termina la época inflacionaria. Plasma ionizado de materia y radiación. T = 1026K
10-12 Separación de la fuerza débil del electromagnetismo. T = 1015K
10-6 Los quarks se unen de a tres para formar protones y neutrones. T = 1013K
10-2 seg Una sopa de materia y radiación interaccionan en equilibrio térmico.T = 1011 K
1 seg Aparecen los neutrinos. T= 1010 K
102 seg Protones y electrones forman los primeros átomos de hidrógeno. T = 109 K
103 seg Los protones y los neutrones se unen, formando núcleos de helio. El universo ahora está compuesto de un 25% de núcleos de helio y un 75% de hidrógeno. T = 108K
1 año La temperatura ambiente del universo es aproximadamente la del centro de una estrella. T= 107K
5.105 años Origen de la radiación cósmica de fondo. En lo sucesivo, la materia puede condensarse en galaxias y estrellas. T = 105K
109 años Aparecen las protogalaxias y se forman los cúmulos globulares. Comienza la época de los quásares. T = 102 K
1010 años El Sol y los planetas se condensan a partir de una nube de gas y polvo en un brazo espiral de la Vía Láctea.
3.1010 años La Tierra se ha enfríado lo suficiente para formar una corteza sólida; es la edad de las más antiguas rocas terrestres.

 

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