El principio de todo: el Big Bang (tema 1, ejercicio 2)

Hasta el siglo XX, el Universo era un gran desconocido. Se daba por hecho que existía desde siempre, pues parecía inconcebible que se pudiera haber formado en algún momento. Además, se creía que el universo era estático, es decir, que su tamaño permanecía inalterable. Muchos físicos lo dieron por sentado, incluyendo a Newton, quién, a pesar de elaborar la teoría de la gravedad, no vio que, si el universo fuera estático, se contraería inmediatamente por el efecto de la atracción gravitatoria. 

Solo su expansión contrarrestaría ese efecto, aunque si su velocidad no era la suficiente, la gravedad acabaría parándola y provocando la compresión del universo; si la velocidad fuera muy alta (llamada velocidad crítica), la fuerza gravitatoria no sería suficiente para contrarrestarla, y el universo se estaría expandiendo continuamente. También Einstein quiso que sus fórmulas tuvieran coherencia con la teoría de un universo fijo, de modo que introdujo en sus ecuaciones de la relatividad un factor llamado “fuerza cosmológica”, que actuaría como una fuerza antigravitatoria, compensando el efecto de la gravedad.

Hubo un científico que predijo el comportamiento del universo, Alexander Friedmann, y más tarde, Hubble demostró su hipótesis. Friedmann sostenía que el universo se veía igual desde cualquier posición, y que esto ocurriría independientemente del lugar desde el que se observase. Por lo tanto, se deduce que el universo no podía ser estático.

Hubble, en 1924, demostró que había más galaxias a parte de la nuestra en el universo.Cinco años después, Hubble logró medir la distancia que había a algunas galaxias, midiendo su luminosidad (es decir, la cantidad de luz que emiten), y su brillo aparente (la luz que nosotros observamos, y que depende de la luminosidad y de la distancia a la que esté).

Se había estudiado que en los espectros de luz de las galaxias había unos colores ausentes, iguales que los que había en las estrellas de nuestra galaxia, pero estaban más o menos desplazados hacia el color azul o rojo. Hubble utilizó esto y las mediciones que había realizado a las galaxias, y le aplicó el efecto Doppler. El efecto Doppler se había utilizado ya con ondas sonoras, y dice que, cuánto más cerca esté la fuente que emite ondas, éstas tendrán una frecuencia  mayor. Esto parece lógico, ya que a mayor cercanía, menor tiempo pasará desde que la fuente emita ondas hasta que nosotros la recibamos. En el caso contrario, es igual: a mayor distancia, menor frecuencia, porque habrá pasado más tiempo desde la emisión de las ondas hasta su recepción. Hubble concluyó que con las ondas de luz de las galaxias pasa lo mismo: cuánto más lejos estén, más desplazado están los colores ausentes hacia el espectro rojo.

Hubble comprobó que la mayoría de las galaxias tenían un corrimiento hacia el rojo, y que cuánto más lejos estaban, mayor era ese corrimiento. Es decir, que cuanto más lejos estaba una galaxia, a mayor velocidad se alejaba de nosotros. Eso desmontó la creencia de que las galaxias se movían de forma aleatoria, y solo tenía una explicación posible: el universo estaba en expansión.

Si el universo se expandía, tenía que ser porque antes estaba más contraído que en la actualidad. Es decir, que si se pudiera retroceder en el tiempo, veríamos como el universo se iba haciendo más y más pequeño poco a poco. Por lo tanto, si retrocediéramos al principio del principio, toda la materia debía de estar agrupada en un único punto, cuyo tamaño debería de ser infinitamente pequeño.

Tuvo que ocurrir algo para que esa cantidad de materia, agrupada en un punto, diera origen al universo actual. Es lo que denominamos Big Bang: la expansión en un instante de toda la materia comprimida en un punto. Con el Big Bang se crearon la energía, la materia, el espacio y el tiempo. Un segundo más tarde, ya existían las leyes de la física y se comportaban de la misma manera que lo hacen en la actualidad. Cuando la temperatura fue suficientemente baja, se creó el primer núcleo atómico, el hidrógeno. 

300000 años después, surge la luz y viaja a través de la oscuridad, pues hasta entonces la materia había sido tan densa que no lo había permitido. Para ello, se provocó un fogonazo, y surgió un estadillo de radiación. George Gamow, que había sido alumno de Friedmann, pensaba que hoy en día deberíamos ser capaces de ver ese resplandor en forma de microondas, pues la luz que viniese de lugares muy lejanos estaría llegándonos ahora. Otros dos científicos, Dicke y Peebles, comenzaron a estudiar cómo buscar esa radiación.

Ésta fue encontrada por casualidad por Penzias y Wilson, dos científicos de los laboratorios Bell. Mientras probaban un nuevo detector de microondas muy sensible, detectaron en la atmósfera un ruido, que parecía provenir de todos lados, y se mantenía independientemente de la época del año, del día o la noche, o la zona geográfica. Esto solo tenía una explicación: la radiación debería venir más allá del sistema solar o incluso más allá de nuestra galaxia, pues no se veía afectada por la rotación ni traslación de la Tierra. Cuando se enteraron de la predicción de Gasmow y el trabajo de Dicke y Peebles, concluyeron que habían hallado la radiación cósmica de fondo, los restos que quedaban del Big Bang. 

Microondas de la Radiación Cósmica de Fondo. (Satélite WMAP)