Física

El Big Bang

Publicado por Jordi Fernández Vela

En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson tenían un problema. Habían construido para los laboratorios Bell una enorme antena para la detección de microondas que se pretendía utilizar para las telecomunicaciones, pero con conseguían eliminar un exceso de radiación de microondas equivalente a una temperatura de cuerpo negro de 3,5K.

Incluso llegaron a pensar que la culpa era de los excrementos de unas palomas que habían anidado en la antena. Pero una vez sacrificadas las palomas, y limpiado la antena, la radiación de microondas seguía siendo detectada. Qué poco sospechaban, entonces, que eran los primeros en escuchar los ecos de la enorme explosión en la que apareció el universo, y que ese descubrimiento les iba a suponer el Nobel de física en 1978.

Cuando Einstein planteó su teoría de la relatividad general, pudo comprobar que sus ecuaciones no admitían soluciones estáticas. En particular, se ajustaba a las ecuaciones modelos de universo en expansión o en deflación, pero no estacionarias. Por esta razón se vio obligado a introducir una “constante cosmológica”, cuyo valor podría ser ajustado para dar una solución estacionaria a las ecuaciones de su teoría.

En los años 20 del pasado siglo, Edwin Hubble hizo un descubrimiento asombroso. Usando las medidas del corrimiento al rojo, debido al efecto Doppler, pudo comprobar que las galaxias se alejaban unas de otras, a una velocidad proporcional a la distancia que se encontraban. Es la famosa Ley de Hubble.

A partir de las evidencias observacionales, se presentaron dos teorías opuestas que explicaban la expansión del universo: la teoría del estado estacionario, de Fred Hoyle, y la teoría del Big Bang, de George Gamow.

Ambas teorías explican la expansión del universo, pero a partir de ideas muy diferentes: para la teoría del estado estacionario, esta expansión se compensa con la creación de materia en el espacio intergaláctico, de forma que el universo siempre mantiene el mismo aspecto. En cambio, en la teoría del Big Bang no se contempla esta creación de materia: simplemente, el universo cada vez es mayor, más frío, y con la materia más diseminada.

La mayor diferencia entre ambas teorías se produce cuando uno retrocede en el tiempo. Para la teoría del estado estacionario, el universo siempre presenta el mismo aspecto. En cambio, según la teoría del Big Bang, conforme vamos retrocediendo en el tiempo, el universo es cada vez más pequeño y más caliente. Es decir, llegamos a un instante en el cual el universo aparece literalmente a partir de la nada.

De una forma más académica, podemos decir que en el Big Bang aparece el continuo espacio-tiempo a partir de una singularidad, junto con la materia que contiene. No tiene sentido hablar de “antes” ni “fuera” del Big Bang, porque no existen ni el espacio ni el tiempo. La “inercia” de esa gran explosión es lo que mantiene al universo en expansión.

La encendida polémica entre las dos teorías se mantuvo hasta que se hicieron públicas las observaciones de Penzias y Wilson: se había detectado el Big Bang.

¿Y qué pasará en el futuro, según la teoría del Big Bang?

La respuesta depende de la cantidad de masa total contenida en el universo. Si la cantidad de masa es suficiente, la atracción gravitacional frenará la expansión hasta el punto de que el universo volverá a contraerse sobre sí mismo, dando lugar a lo que se ha llamado el Big Crunch: una gran implosión en la que todo el universo desaparecerá como tragado por un sumidero.

En cambio, si las fuerzas gravitacionales no son lo bastante intensas, el universo continuará expandiéndose, resultando cada vez más frío. La materia colapsará primero en agujeros negros que luego se evaporarán por la radiación de Hawking, y el universo acabará muriendo, literalmente, de frío.

Categorías: Astrofísica, Relatividad