Otras teorías distintas del Big Bang
Las pruebas científicas apuntan a un origen entre 10.000 y 20.000 millones de años atrás. La teoría del Big Bang es universalmente aceptada por quienes investigan el desarrollo del universo, las galaxias y las estrellas como la causa del origen del universo. La teoría del Big Bang dice que el universo se ha desarrollado expandiéndose a partir de un estado denso y caliente en el que todo explotó alejándose de todo lo demás. La causa de esta explosión no forma parte de la teoría del Big Bang. Debe considerarse como algo desconocido en este momento, aunque hay muchas ideas sobre la causa.
Fig. 14–El fondo cósmico de microondas es la radiación posterior al Big Bang. Aquí se muestran las fluctuaciones cosmológicas de la temperatura del fondo de microondas realizadas por el satélite Cosmic Background Explorer (COBE) (Spergel et al., 1999). Aunque son extremadamente uniformes en todo el cielo, las minúsculas variaciones de temperatura pueden ofrecer una gran información sobre el origen, el desarrollo y la estructura inicial del universo.
La mayor parte de la materia del universo está formada por elementos ligeros como el hidrógeno y el helio, además de un tipo adicional de materia oscura fría desconocida que aún no se conoce bien. Los elementos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el silicio, necesarios para formar las rocas y los organismos vivos, se formaron en generaciones anteriores de estrellas que explotaron, dispersando los elementos por toda la galaxia. Estos elementos, a veces denominados cenizas, formaron parte de la materia que se agrupó para formar nuestro sistema solar. Los planetas como la Tierra están formados principalmente por los elementos más pesados. Se sabe que la Tierra tiene unos 4.500 millones de años; el universo es al menos tres veces más antiguo. Tuvieron que pasar muchas cosas para que se formara la Tierra.
En el universo
El universo es grande tanto en el espacio como en el tiempo y, durante gran parte de la historia de la humanidad, estuvo fuera del alcance de nuestros instrumentos y nuestras mentes. Eso cambió radicalmente en el siglo XX. Los avances fueron impulsados por igual por ideas poderosas -desde la relatividad general de Einstein hasta las modernas teorías de las partículas elementales- y por instrumentos potentes -desde los reflectores de 100 y 200 pulgadas que construyó George Ellery Hale, que nos llevaron más allá de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hasta el telescopio espacial Hubble, que nos ha llevado al nacimiento de las galaxias-. En los últimos 30 años, el ritmo de los avances se ha acelerado con la constatación de que la materia oscura no está formada por átomos ordinarios, el descubrimiento de la energía oscura y la aparición de ideas audaces como la inflación cósmica y el multiverso.
El tema general de la historia de nuestro universo es la evolución desde la simplicidad de la sopa de quarks hasta la complejidad que vemos hoy en las galaxias, las estrellas, los planetas y la vida. Estas características surgieron una a una durante miles de millones de años, guiadas por las leyes básicas de la física. En nuestro viaje al principio de la creación, los cosmólogos recorren primero la historia bien establecida del universo hasta el primer microsegundo; después, hasta 10-34 segundos después del comienzo, para lo que las ideas están bien formadas pero las pruebas aún no son firmes; y, por último, hasta los primeros momentos de la creación, para los que nuestras ideas son aún sólo especulaciones. Aunque el origen último del universo sigue estando fuera de nuestro alcance, tenemos conjeturas tentadoras, incluida la noción de multiverso, según la cual el universo comprende un número infinito de subuniversos desconectados.
Teoría del Big Bang
El Big Bang es la teoría científica mejor sustentada sobre cómo se creó el universo. Hace 13.700 millones de años no había nada ni en ninguna parte. Todo lo que existía estaba contenido en una partícula subatómica que era miles de millones de veces más pequeña que un átomo. En una fracción de segundo, esta partícula increíblemente pequeña se estiró y se infló hasta alcanzar un tamaño inimaginablemente enorme. El espacio, el tiempo y las partículas fundamentales del universo se crearon en ese instante.
Todas las estrellas comienzan su vida como nubes de gas y polvo que se llaman nebulosas. Las partículas de una nebulosa comienzan a atraerse, por lo que su masa combinada aumenta. Por lo tanto, tienen más gravedad que atrae aún más partículas. Finalmente, habrá suficientes partículas bajo un intenso calor y presión en el núcleo central y podrá producirse la fusión nuclear. La estrella se enciende y se convierte en una estrella en pleno funcionamiento.
Dependiendo de la cantidad de material en la nebulosa, se forma una estrella media (como el Sol) o una estrella supermasiva. A medida que la estrella quema su combustible, pierde masa; por lo tanto, tiene menos gravedad y su tamaño aumenta. Una estrella media se convierte en una gigante roja. A medida que sigue quemando combustible, la gigante roja se hace muy grande. Entonces, las capas exteriores se desprenden creando una nebulosa planetaria y queda el núcleo interno de la estrella, llamado estrella enana blanca.
El universo
¿Cómo hemos llegado hasta aquí? Para entender cómo ha cambiado el universo desde su estado inicial simple tras el Big Bang (sólo enfriamiento de partículas elementales como protones y electrones) hasta el magnífico universo que vemos al mirar el cielo nocturno, debemos comprender cómo se forman las estrellas, las galaxias y los planetas.
Hay muchas preguntas relacionadas con la creación y la evolución de los principales componentes del cosmos. Una cuestión básica que deben abordar los astrónomos es: ¿cómo creó el universo sus primeras estrellas y galaxias? Una vez creadas estas entidades, ¿cómo influyeron en la posterior formación de galaxias, estrellas y planetas? Es una pregunta importante, porque estos objetos posteriores están hechos de elementos que sólo pueden haber sido creados por la primera generación de estrellas.
Todavía se desconoce si el universo creó agujeros negros con la primera generación de estrellas o si estos objetos exóticos fueron creados por la primera generación de estrellas. Dado que los agujeros negros representan las condiciones físicas más extremas del espacio-tiempo y generan algunos de los fenómenos más energéticos tras el Big Bang, son los laboratorios físicos por excelencia para probar las teorías del universo.