Como todos sabéis vivimos en el planeta Tierra. En este planeta viven ya 7.000 millones de seres humanos, de los cuales tú eres uno de ellos y yo otro. La Tierra gira alrededor del Sol, formando parte de el Sistema Solar. El sistema Solar se encuentra en el Brazo de Orión. Este es uno de los brazos espirales de la Vía Láctea, nuestra galaxia. La Vía Láctea es una de las 125 mil millones de galaxias que componen el universo visible. Nuestro universo.
Si os habéis dado cuenta es como si estuviéramos alejando el zoom de una cámara que esta sobre nosotros. Sabiendo que desde la Tierra al Sol hay una distancia de 149.600.000 km aproximádamente, ¿alguien puede imaginarse lo pequeños que somos en un Universo tan grande, "infinito"?
Los seres humanos (como tú y como yo) somos una ínfima parte de todo lo existente... ¿Cómo podemos darnos a veces tanta importancia?
Bueno, después de esa introducción tan inquietante, quiero centrarme en el Universo.
¿Qué sabemos sobre él? ¿Qué se sabe sobre él?
Empecemos explicando la teoría actualmente vigente, El Big Bang. Como su nombre indica esta teoría defiende que el universo se originó por una gran explosión (hace 13.700 millones de años) y que se está expandiendo.
Gracias a las investigaciones de físicos, astrónomos, matemáticos, podemos demostrar que el universo se hace cada vez más grande, frío y difuso.
Así nació esta teoría:
Edwin Hubble en 1929 logró medir la distancia a algunas galaxias cercanas. Sus datos mostraban que la mayoría de ellas se alejaban de nosotros, y lo hacían a más velocidad cuanto más lejos se encontraban.
Esto lo logró partiendo del efecto Doppler.
El efecto Doppler se demuestra cada día, no es nada que esté fuera de nuestro alance, simplemente una relación entre frecuencia (nº de ondas por segundo) y velocidad. Cuando nosotros oímos pasar un coche a nuestro lado, el sonido es más agudo que cuando se está alejando, que se hace cada vez más grave. Esto se debe a que las ondas del sonido se emiten continuamente, pero la velocidad del coche hace que estas sean mas cercanas por alante y mas distantes por atrás. Es decir, el coche al tener una velocidad hace más pequeña la distancia entre las ondas en el sentido en el que avanza, pero a la vez la distancia entre onda y onda aumenta cuando este se va alejando, dejando ondas más separadas. Cuando la frecuencia de las ondas es mayor el sonido es agudo, cuando la frecuencia es menor es sonido es grave. Esto pasa con los trenes, con un autobús, y también pasa con las galaxias.
Las galaxias emiten luz, es decir ondas. Las diferentes frecuencias de la luz son lo que el ojo humano ve como diferentes colores. Frecuencias más bajas, rojo; frecuencias más altas, azul. De una galaxia que este a una distancia fija de nosotros, obtendremos siempre la misma frecuencia de ondas, el mismo color en el espectro. Si una galaxia se acerca hacia nosotros (como el efecto Doppler explica) la frecuencia de onda que recibimos será mayor y su color en el espectro será hacia el extremo azul. Si por el contrario la galaxia se aleja de nosotros, su color en el espectro tirará hacia el extremo rojo, debido a que la frecuencia que recibimos es menor.
Hubble estudió los espectros de colores de diferentes galaxias, y tras diferentes estudios y comparaciones se dio cuenta de que la mayoría de las galaxias tendían a un espectro rojo, es decir, se estaban alejando de nosotros. Pero fue aún mayor el hallazgo que Hubble publicó en 1929: el corrimiento de las galaxias hacia el rojo no era aleatorio, sino directamente proporcional a la distancia que nos separa de ellas. Cuanto más lejos está una galaxia, a mayor velocidad se aleja de nosotros, esto demuestra que el universo se expande. Se está expandiendo continuamente.
Si el universo fuera estático, se contraería por la fuerza de gravedad. Lo mismo que pasaría si suponemos que se está expandiendo muy lentamente, la fuerza de gravedad frenaría esa expansión y lo haría contraerse. Pero el universo se expande a una velocidad con la cual la fuerza de gravedad no puede frenarla, debido a esto el universo se estará expandiendo infinitamente. Si nosotros lanzamos un cohete a más de unos 11 km/s la gravedad no será lo suficiente intensa para atraerlo, con lo que se mantendrá alejándose de la Tierra para siempre.
Friedmann, un físico y matemático ruso, hizo dos suposiciones muy simple sobre el universo:
que el universo parece el mismo desde cualquier dirección desde la que se le observe y que ello también sería cierto si se le observara desde cualquier otro lugar.
A partir de estas dos ideas, Friedmann demostró que el universo no era estático. El universo parece ser aproximadamente el mismo en cualquier dirección, analizado a gran escala, comparada con la distancia entre galaxias. Además en 1922, varios años antes del descubrimiento de Edwin Hubble, Friedmann predijo exactamente lo que Hubble encontró.
La suposición de Friedmann fue tomada como una aproximación grosera del mundo real. Hasta que recientemente, un afortunado accidente reveló que la suposición de Friedmann es de hecho una descripción extraordinaria de nuestro universo.
En 1965, dos físicos norteamericanos Arno Penzias y Robert Wilson, estaban probando un detector de microondas extremadamente sensible (las microondas son iguales a las ondas luminosas, pero con una frecuencia del orden de sólo diez mil millones de ondas por segundo). Penzias y Wilson se sorprendieron al encontrar que su detector captaba más ruido del que esperaban. El ruido no parecía provenir de ninguna dirección en particular.
Este ruido era el mismo para cualquier dirección desde la que se observara, de forma que debía provenir de fuera de la atmósfera. El ruido era también el mismo durante el día, y durante la noche, y a lo largo de todo el año, a pesar de que la Tierra girara sobre su eje y alrededor del Sol. Esto demostró que el ruido debía provenir de más allá del sistema solar, e incluso desde más allá de nuestra galaxia, pues de lo contrario variaría cuando el movimiento de la Tierra hiciera que el detector apuntara en diferentes direcciones.
El ruido parece ser el mismo en todas las direcciones, por lo tanto al haber viajado a través del universo, podemos deducir que el universo debe también ser el mismo en todas las direcciones, por lo menos a gran escala. De esta manera Penzias y Wilson tropezaron inconscientemente con una confirmación de la primera suposición de Friedmann.
Aproximádamente al mismo tiempo, otros dos físicos norteamericanos, Bob Dicke y Jim Peebles, también estaban interesados en las microondas. Estudiaban una sugerencia hecha por George Gamow (en 1948 calculó que los vestigios de aquella primera gran explosión luminosa deberían encontrarse todavía en forma de microondas, además Gamow había sido alumno de Alexander Friedmann). Dicke y Peebles argumentaron que aún deberíamos ser capaces de ver el resplandor de los inicios del universo, porque la luz proveniente de lugares muy distantes estaría alcanzándonos ahora. Sin embargo, la expansión del universo implicaría que esta luz debería estar tan tremendamente desplazada hacia el rojo que nos llegaría hoy en día como radiación de microondas.
Cuando Dicke y Peebles estaban estudiando cómo buscar esta radiación, Penzias y Wilson se enteraron del objetivo de ese trabajo y comprendieron que ellos ya habían encontrado dicha radiación, la radiación cósmica de fondo, el eco luminoso del Big Bang.
Para comprender mejor estas cuestiones y la teoría en general podemos razonar pensando que si el universo cada vez se hace más grande, frío y difuso, significa que si retrocediéramos en el tiempo lo veríamos cada vez más pequeño y caliente, hasta que toda la materia apareciera comprimida en un punto diminuto.
El universo sería menos que un átomo, que de repente explotó.
Esto es muy inquietante porque ¿qué había antes de la gran explosión?, ¿dónde estaba ese pequeño universo?, ¿qué hacía ahí?, ¿qué leyes lo regían?.. son grandes misterios físicos, porque en esos momentos no existían ni si quiera el espacio y el tiempo.
Gracias a los avances tecnológicos los físicos tienen una idea de lo ocurrido justo después del Big Bang.
Tras la explosión se formo una burbuja mucho más pequeña que un átomo, ese era el universo. Era increíblemente pequeño y estaba muy caliente. Dentro de esa burbuja estaban las cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, más la fuerza nuclear la fuerte y la débil.
De pronto la gravedad se separa de ese conjunto de fuerzas, cuando el universo se expande. A medida que se expande el universo se va enfriando, lo que libera un estallido de energía.
De tal manera que en menos de un segundo las cuatro fuerzas quedan divididas formando las fuerzas de la naturaleza. Las leyes físicas ya eran las mismas que ahora.
La temperatura sigue bajando, hasta que se forma un núcleo atómico, de hidrógeno, después de helio.
La luz no podía fluir libremente y permanecía atrapada en una maraña de materia extraordinariamente densa. Todo permaneció a oscuras hasta que pasados unos 300.000 años, la materia se dispersó lo suficiente como para liberar la luz en un fogonazo que inundó todo el universo. Esto que ocurre ahora es lo que hayaron mucho después Penzias y Wilson debido a que Gamow calculó que los vestigios de aquella explosión luminosa deberían encontrarse todavía en forma de microondas (como ya hemos explicado más arriba).
Unos cientos de millones de años más tarde, en aquella masa de gas se formó una multitud de grumos que se convirtieron en las actuales galaxias. En el interior de aquellas nubes, la materia se acumuló por atracción gravitatoria y se formaron esferas de gas cada vez más compactas y calientes. Algunas alcanzaron suficiente temperatura para encender la reacción de fusión nuclear que convierte el hidrógeno en helio. Así nacieron las primeras estrellas. Produciendo los elementos más pesados, como el oxígeno.
Pasados unos 9.000 millones de años la materia y la gravedad se unen para dar lugar a una nueva estrella, el Sol.
Uno de los cúmulos de polvo estelar, tras ser bombardeado durante eones por fragmentos residuales, adquiere suficiente temperatura para permitir que haya agua en la atmósfera, el agua líquida se reune en la superficie del planeta. Bajo el agua unas misteriosas reacciones química acaban originando la vida.
Ahora, 13.700 millones de años después del Big Bang nuestro universo tiene 156.000 millones de años luz de diámetro, y este planeta, la Tierra, esta cubierto por formas de vidas basadas en el carbono, algunas de ellas empiezan a comprender lo pequeñas que son respecto al gran orden del universo...
Alrededor de un 10% del peso de un ser humano corresponde a hidrógeno formado en el Big Bang. El resto lo constituyen elementos sintetizados en reacciones nucleares en el interior de alguna estrella. Por tanto, no es exagerado decir que somos polvo de estrellas.
“Somos polvo de estrellas que piensa acerca de las estrellas.” Carl Sagan.
Y con esto creo que he quedado lo más claro que he podido la teoría del Big Bang, además de otras cuestiones sobre el universo.
La información que he utilizado la he obtenido de:
- Libro de CMC.
Espero que os parezca interesante este tema y os fascine tanto como a mí.
P.D. Si lo has leído me gustaría que me dejases un comentario con tu opinión, gracias.
Magnífico. Muy completo y bien explicado.
ResponderEliminarUn detalle: 7000 millones (!). Y no "casi". Oficialmente ya hemos alcanzado esta cifra (ha sido noticia ayer, una tontería, pero sirve de referencia).
Otro detalle: las galaxias con su espectro desplazado hacia el azul no se acercan, pues todas se alejan (se trata de una explosión), sino que están más cerca (igual que el sonido del tren suena más agudo cuando lo tenemos al lado y más grave cuando está lejos).
ResponderEliminar