Teoría del Big Bang

La teoría del Big Bang afirma que toda la energía del universo se hallaba, en el origen, concentrada en un punto de tamaño infinitesimal llamado huevo cósmico. La densidad y la temperatura debieron ser inimaginables. Al explotar, la energía se alejó en todas direcciones y, a medida que se enfriaba, se fue transformando en materia, dando origen a las partículas elementales que forman los ladrillos del universo. Los núcleos atómicos se produjeron por la interacción de dichas partículas y, cientos de miles de años después, cuando la temperatura era de 3000 grados Kelvin y la velocidad menor, lograron dichos núcleos capturar los electrones necesarios para formar átomos, siendo los más sencillos los de hidrógeno y helio. Mientras la expansión proseguía su desarrollo, los átomos fueron concentrándose, originando nubes de materia más densa.

Efecto Doppler

El efecto Doppler se produce cuando una fuente de ondas se desplaza, acercándose o alejándose de un espectador, el cual recibirá mayor o menor cantidad de ondas por unidad de tiempo (frecuencia) según sea el sentido del desplazamiento de la fuente emisora. Vesto Slipher (siglo XX) confirmó la teoría del Big Bang al analizar el espectro luminoso de las galaxias más lejanas y observar que estaba desplazado hacia el rojo. Como consecuencia, concluyó que se están alejando. En 1929, Edwin Hubble enunció la “ley de recesión de las galaxias”, que dice que la velocidad de alejamiento de las galaxias es directamente proporcional a la distancia a la que se encuentran.

El Enfriamiento del Universo

Albert Herman y George Gamow calcularon en 1948 que el universo hoy en día tendría que estar a 3 Kelvin. En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson captaron con una antena la “radiación cósmica de fondo”, que es electromagnética y corresponde a un cuerpo a una temperatura de 3 Kelvin. Con estas dos pruebas, la hipótesis del Big Bang pasó a considerarse teoría.

Edad del Universo

El Big Bang no es una expansión porque no hay materia ni espacio, por lo que no hay tiempo. En ese momento no hay ni espacio ni materia. Empezó hace 15.000 millones de años. ¿Hasta cuándo? Hay tres respuestas que dependen de la gravedad o densidad de la materia:

1. Si la densidad de la materia del universo es mayor que la densidad crítica, la gravedad irá frenando la expansión de tal manera que se invertirá, de forma que el universo se contraiga en el Big Crunch.
2. Si la densidad es igual a la densidad crítica, el universo se expandirá eternamente.
3. Si la densidad de la materia es menor que la crítica, la gravedad no podrá vencer la expansión y frenarla, y el universo se expandirá eternamente y se desgarrará la materia en el Big Rip.

En los tres casos, todo depende de la cantidad de materia que tenga el universo.

Composición del Universo

Cálculo de la cantidad de materia:

1. En 1970 se observó que la velocidad de desplazamiento de las estrellas era mayor que la calculada por Kepler. La consecuencia es que hay más materia que la observada.
2. En 1990 se observó que el ritmo de expansión del universo no es constante desde su origen y que hace 3.000 millones de años se aceleró la expansión. Actualmente, el universo y las galaxias se expanden más rápidamente debido a la energía oscura.

Deducimos que:

• 65% es energía oscura
• 30% es materia oscura
• 5% es materia única

Con todo esto, deducimos que la densidad de la materia del universo es igual a la densidad crítica, por lo tanto, el universo se extinguirá para siempre, pero no significa que el contenido sea eterno, y tendremos un universo de espacio y tiempo, pero sin materia.

Métodos de Estudio del Universo

• Radioastronomía: Detecta radiaciones poco energéticas, atraviesan la atmósfera y se detectan desde la Tierra.
• Astronomía infrarroja: Detecta radiaciones de longitud de onda más energéticas y se detectan desde la Tierra con dificultad.
• Astronomía ultravioleta: Radiaciones energéticas peligrosas, absorbidas por la capa de ozono. No llegan a la Tierra y se requiere el uso de satélites.
• Astronomía de rayos X y gamma: Radiación alta y explosión de supernovas, agujeros negros, etc.

Las Estrellas

Nacimiento

Una estrella nace de una nube de gas fría que contiene hidrógeno (H) y polvo de galaxia. Estas nubes de gas están sometidas a dos tipos de fuerza:

1. Contracción: Acción gravitatoria que tiende a condensar la materia.
2. Dispersión: Procede de la fuerza centrífuga y de choque.

Cuando la fuerza de dispersión es mayor que la de contracción, la nube se deshace, y cuando es al revés, hay un colapso gravitatorio donde se condensa la materia y se produce una protoestrella.

Evolución y Muerte

Cuando una estrella se forma, al aumentar la cantidad de helio (He), la estrella se contrae y puede ocurrir:

1. La estrella es pequeña y con poca masa, que se va enfriando hasta formar una enana blanca, que la lleva a su muerte.
2. Se forma una onda de choque que atraviesa la estrella a gran velocidad y genera una explosión muy energética llamada supernova, que durante unos días puede ser tan brillante como toda la galaxia y desprende todo tipo de elementos químicos.