Mencionamos ya la importancia que tiene para diseñar un modelo satisfactorio del universo, conocer el valor de la masa total de materia que existe en el espacio.

El valor de la expansión o de la contracción del universo depende de su contenido de materia. Si la masa resulta mayor que cierta cantidad, denominada densidad crítica, las fuerzas gravitatorias primero amortiguarán y luego detendrán eventualmente la expansión. El universo se comprimirá en sí mismo hasta alcanzar un estado compacto y reiniciará, tal vez, un nuevo ciclo de expansión. En cambio, si el universo tiene una masa menor que ese valor, se expandirá para siempre.

En la actualidad, la densidad de materia detectada, tanto la materia que brilla, como la que refleja la luz y la que absorbe la luz, es un 20% menor que la densidad que cerraría el universo. Sin embargo, los astrónomos sospechan que una cierta cantidad de materia podría estar oculta de diferentes maneras. Parte puede estar encerrada en agujeros negros o bien suceder, simplemente, que las estimaciones están afectadas por graves errores.

Otra idea es que la materia oscura no sería detectable por medio de la luz visible, pero sí en otras longitudes de onda (por ejemplo: infrarrojas)

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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.

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La ciencia que estudia la estructura del universo es la cosmología. Los físicos, matemáticos y astrónomos que se dedican a interpretar todos los fenómenos observados y explican su origen y evolución son los cosmólogos.

Para analizar las propiedades del universo en su conjunto se realizan esquemas hipotéticos de cómo sería el universo bajo ciertas condiciones llamadas modelos cosmológicos; si esos modelos son válidos podrán identificarse a través de los datos observacionales.

Los modelos cosmológicos tienen en común el siguiente postulado: el universo debe verse de la misma manera, para un observador en cualquier lugar en que se encuentre lo que se define como “principio cosmológico”. Se establece así la homogeneidad del espacio. Otro postulado, más ambicioso, dice que el universo debe parecer igual a todo observador, en cualquier punto y en cualquier época, se lo conoce como “principio cosmológico perfecto”.

Es la teoría del estado estacionario del universo que se desarrolló a partir de estos postulados y dice lo siguiente: el universo debe verse idéntico desde cualquier lugar y no debe experimentar cambios en el tiempo.

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