Martilleando

La evolución del Universo

Albert Einstein estaba convencido de que el Universo era estático, que no estaba en continuo movimiento y expansión. No hace falta mencionar que tuvo sus más y sus menos con otros físicos y teóricos sobre el asunto (creo recordar que con algún sacerdote que estudió matemáticas o físicas y que proporcionaba información “científica” para el Vaticano), y su constante cosmológica era su base para no hacer pensar en otra cosa distinta. El modelo aceptado actualmente es aquel en el que el Universo se inició en una explosión (sin igual) y singular (referido al término de la singularidad) denominado Big-Bang y acto seguido, en pocos segundos, provocó la expansión de todo lo que hoy conocemos. Realmente a nivel técnico es complicado de explicar, pero a groso modo, tenemos la evidencia de esta expansión en el descubrimiento de E. P. Hubble donde determinaba la relación existente entre los desplazamientos al rojo de los espectros de las galaxias y sus distancias a la Tierra. Ese desplazamiento al rojo es debido al efecto Doppler, la velocidad de recesión v de una galaxia está relacionada con la distancia (denominada por r) de nosotros por la ley de Hubble, la cual es v=H*r, siendo H la constante de Hubble.

Como es de suponer cuando hablamos de distancias astronómicas y cómo se determinan esas cifras, la dificultad no hay ni que mencionarla y sus cálculos van enfocados a aproximadamente 1010 galaxias del universo observable. Por eso hay que destacar que esa constante de Hubble H cambia a medida que mejoran los datos de calibración en esas distancias. Ese valor aceptado de H es

H=(23km/s)/106 *a*c

La ley de Hubble nos dice que las galaxias se alejan de nosotros, y las más alejadas, las que observamos más lejos, se desplazan más rápidamente del resto con respecto a nosotros. Pasaría igual si tuvieramos un observador en otra galaxia e hiciese esa medición, obtendría esa misma constante, obviamente con otro nombre, no seamos ilusos. Esta explicación es lo que fundamenta que el Universo se encuentre en expansión.

También tendríamos que comentar algo sobre la radiación de fondo del Universo. Al investigar los elementos más pesado en el cosmos, cuánta cantidad hay, y ver que hay elementos más pesados que el hidrógeno, en grandes cantidades, muchos científicos reconocieron que la nucleosíntesis en las estrellas podía explicar esa abundancia de los elementos más pesados que el helio, aunque no explicaba la presencia propia del helio. Una posible respuesta a esto podría ser que este elemento podría haberse formado durante el Big-Bang. Es decir, para que haya mucho helio en el cosmos, el Big-Bang tuvo que suceder a una temperatura inicial muy elevada, para que la velocidad de reacción sea la necesaria, antes de que la fusión no fuera posible debido a la disminución de la densidad en el proceso expansivo (que en esos primeros instantes fue rapidísimo). Esa temperatura elevadísima hace pensar el desarrollo de un cuerpo negro, un campo de radiación térmica que se enfriaría a medida que la expansión fuera continuando. Después, con el tiempo que ha transcurrido, imaginaos desde el Big-Bang hasta nuestros días, los residuos del campo de radiación han tenido que enfriarse hasta una temperatura de unos 3 K. Esa radiación de fondo cósmica pronosticada fue descubierta por Arno Penzias y Robert Wilson en los Bell Laboratorios en 1965. Su análisis detallado destacó que la temperatura del fondo de radiación es del 2.7+-0.1K y una distribución isotrópica en el espacio.

Como ya he destacado en este mismo artículo y en alguno anterior, el singular proceso que inició la expansión del Universo se considera como una explosión de proporciones gigantescas, impensables a ojos de un espectador. Inicialmente, las cuatro fuerzas de la naturaleza (fuerte, electromagnética, débil y gravitatoria) estuvieron unificadas en una sola fuerza. Los físicos han conseguido con éxito desarrollar modelos teóricos que unifican las tres primeras fuerzas, pero no existe todavía una teoría cuántica de la gravedad, necesaria para las densidades tan arrebatadoras de aquel proceso inicial con tan solo una fuerza. Ahí está el quid de todo el tema, por eso el estudio masivo de algunos científicos en cómo son los agujeros negros, en esa singularidad presente más allá de su horizonte de sucesos. Pues bien, hasta que el Universo logró congelar o condensar la fuerza gravitatoria a unos 10-43 seg después del Big-Bang, cuando la temperatura era de unos 1032 K, no es posible narrar o sentenciar lo que estaba ocurriendo exactamente, hay teorías, pero sin un fundamento sólido. En ese instante, la energía de esas partículas creadas sería de unos 1019 GeV. Cuando el Universo siguió enfriándose por debajo de 1032 K, las tres fuerzas distintas de la gravedad permanecieron unificadas. En esos momentos es cuando se tuvo lugar un mayor número de quarks sobre los antiquarks y por eso conocemos que existe más materia que antimateria, o mejor dicho, hay predominio de la materia sobre la antimateria, que actualmente observamos en el Universo. A las 10-35 seg, el Universo se enfrió hasta llegar a los 1027 k, debido a la mayor expansión y tuvo lugar otra transición de fase y la fuerza fuerte se condensó separándose y dejando unificadas las fuerzas débil y electromagnética en la llamada fuerza electrodébil, los quarks, leptones, sus antipartículas y los fotones comenzaron a combinarse en hadrones y sus antipartículas, incluyendo los nucleones. El proceso es largo, quiero decir, se produjeron muchas cosas a nivel de física cuántica en poco tiempo, en pocos minutos, es decir, leptones, radiación, período de nucleosíntesis… todo conforme el enfriamiento se iba produciendo y por ende, la expansión del Universo.

Muchos de los temas actuales que se están estudiando, como también he citado en alguna que otra ocasión es la materia oscura. Hay que destacar que para saber si esa expansión terminará alguna vez para después haber una contracción, o si por el contrario esa expansión continuará indefinidamente habría que contar cuánta materia hay en el Universo y es realmente complicado. Sencillamente porque mucha de esa materia que se encuentra en este Universo es invisible, por eso se le denomina oscura.

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