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Teoría del Big Bang

Introducción

Hay varias teorías que describen el origen y futuro del universo. Entre ellas, la teoría del big bang es la más ampliamente aceptada. Sin embargo, las opiniones difieren en cuando al futuro del universo. Unos creen que seguirá su expansión indefinidamente. Otros creen, por el contrario, que en determinado momento acabara con un colapso sobre sí mismo, en lo que se podría denominar el big.

Se cree que el universo se origino entre 15 y 20 mil millones de años, a causa de un cataclismo conocido como Big Bang. Los modelos teóricos del big bang proponen que los acontecimientos de esta temprana historia debieron de ocurrir con gran rapidez.

Al principio del tiempo, el universo abarca una mezcla de diversas partículas subatómicas, entre ellas electrones, positrones neutrino y antineutrinos, además de fotones de radiación. La temperatura era de 100,000 millones de veces superior a la del agua.

Un segundo después, la temperatura se había reducido a 10,000 millones de °C. El asa se expandía y la densidad del universo se había reducido a su vez a 400,000 veces la del agua. Empezaron a formarse partículas más pesadas, protones y neutrones.

Catorce segundos más tardes, la temperatura había seguido reduciéndose hasta alcanzar los 3,000 millones de °C. Positrones de carta opuesta se eliminaban mutuamente y liberaban energía. Empezaban a formarse núcleos estables de helio, consistentes en dos protones y dos neutrones.

A los tres minutos de la creación del universo, la temperatura se había reducido a 900 millones de °C. Esto es suficiente para que pudieran formarse núcleos de deuterio, consistentes en un protón y un neutrón.

Treinta minutos después, la temperatura es ya de solo 300 millones de °C. Quedan muy pocas de las partículas originales, puestos que la mayoría de los electrones y protones han sido destruido por su antipartículas, positrones y antiprotones. Muchos de los protones y neutrones restantes se han combinado para formar núcleos de hidrógeno y helio y la densidad del universo es aproximadamente una décima parte de la del agua. Sigue la expansión y el hidrógeno y el helio empiezan a unirse en estrellas y galaxias.

El fondo de microondas de 3k

Los astrónomos pueden detectar un “eco” de big bang en forma de radiación de microondas. Goerge Gamow predijo la radiación de fondo de microondas en 1948 y Penzias y Wilson la descubrieron en 1965. Esa radiación tiene una intensidad máxima a la longitud de onda de 2.5 mm y representa una temperatura de 3 k (-270°C). En la vecindad del sistema solar, la radiación parece tener igual intensidad en todas las direcciones.

La aparente uniformidad de la radiación de fondo aporto un problema para los teóricos del Big Bang, por cuanto planteaba la pregunta de cómo el universo llego a ser tan irregular, con cúmulos de galaxias en algunas regiones y espacio vacío en otras.

En 1992 se obtuvo una respuesta verosímil, cuando los datos de un satélite COBE mostraron diferencias diminutas en la temperatura (+ y -0.27 micro kelvins) de la radiación de fondo.

Se las ha interpretado como prueba de fluctuaciones infinitesimales de densidad, que a su vez pueden haber conducido a efectos gravitatorios locales en la bola de fuego en expansión. Con el inicio de la inestabilidad gravitatoria en cierta regiones, la materia habría empezado a unirse dando origen, en su momento, a las protagalaxias.

Corrimiento al rojo

En 1868, el astrónomo aficionado británico sir William Huggins (1824-1910) descubrió que las líneas espectrales de ciertas estrellas estaban desplazadas hacia el extremo rojo del espectro. Huggins se dio cuenta de que eso se debía al efecto Doppler, descubierto en 1842.

Al igual que el ruido de un vehículo que pasa pareciera cambiar de tono al desplazarse, el color de la luz de un estrella cambiara de longitud de onda si la estrella se acerca o se aparta de nosotros. La luz de las estrellas que se alejan de la Tierra cambia hacia el extremo rojo del espectro (corrimiento al rojo), mientras que la de las que se mueven hacia nosotros presentan un corrimiento hacia el extremo azul.

La ley de Hubble

En 1929, Edwin Hubble (1889-1953) – que también trabajo en la clasificación de la galaxias- analizo el corrimiento al rojo de cierto número de galaxias. Descubrió que la velocidad a la que una galaxia se aleja de nosotros es proporcional a su distancia: e decir, que cuanto más distante la galaxia mas rápidamente se aleja. Este principio se formulo como la ley de Hubble, que se pude escribir con la formula: velocidad = H x distancia, donde H es la constante de Hubble.

Se han propuesto varios valores para la constante de Hubble, pero el generalmente aceptado es 56 Km por segundo por mega pársec (un mega pársec es 3.26 millones de años luz). Así, una galaxia que se aleje de la tierra a 56km/seg. Estará a 3,260,000 años luz de distancia.

El futuro del universo

En la actualidad, el universo se expande todavía, pero que lo haga indefinidamente no depende de la cantidad de materia que contiene. Un fin posible del universo es el big crunch. La galaxias y la demás materia pueden que se alejen, pero su movimientos esa frenado por su atracción gravitatoria mutua. Si hay en el universo la materia suficiente para ello, en su momento se impondrá la gravedad y empezara a atraer a las galaxias, provocando una inversión del big bang: el big crunch.

Las galaxias y la demás materia puede que se alejen, pero su movimiento esta frenado por su atracción gravitaría mutua. Si hay en el universo la materia suficiente para ello, en su momento se impondrá la gravedad y empezara a atraer a las galaxias, provocando una inversión del big bang: el Big Crunch.

Es difícil imaginar lo que puede seguir al bing Crunch. Una posibilidad es el nacimiento de un nuevo universo, que acaso contenga partículas totalmente diferentes de las de nuestro universo actual. La teoría cíclica propone que el universo puede seguir expandiéndose y contrayéndose alternativamente en forma indefinida.

Sin embargo, es posible que no haya materia suficiente en el universo para que el Bing Crunch se produzca. Sé este es el caso, el universo continuara en expansión para siempre.

Aunque eso significa que no habría nunca un “borde” del universo, habrá un extremo observable. La ley de Hubble establece que la velocidad de alejamiento de una galaxia es proporcional a su distancia. Una galaxia lo suficientemente lejana como para viajar a la velocidad de la luz ya no será visible, con lo que marcara el extremo del universo que podamos ver. Por tanto, el extremo observable estará a una distancia de entre 15 y 20 mil millones de años luz.

La teoría del estado estacionario

Otro modelo cosmológico, ya no aceptado generalmente, es la teoría del estado estacionario. Esta supone que el universo ha existido y existirá siempre.

Propuso esta teoría por primera vez un grupo de astrónomo de Cambridge, en 1948, y la populariza Sir Fred Hoyle (1915-). Sin embargo, entre otras muchas objeciones, esta teoría no ofrece una explicación satisfactoria de la radiación de fondo de microondas de 3 k.

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escrito por:

Fernanda Rua

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