Cosmología del Big Bang: Desde la Singularidad hasta las Galaxias

La Teoría del Big Bang: El Origen del Universo

El fenómeno del desplazamiento hacia el rojo señala un hecho de suma importancia, pues implica que el universo se expande. Si el movimiento de alejamiento de las galaxias se invirtiese durante un tiempo igual a la edad del universo, se llegaría a la conclusión de que todas las galaxias se encontraban en un mismo punto en el mismo instante del pasado, que marcaría el origen del universo. El modelo del Big Bang deduce que toda la materia del universo, las cuatro fuerzas que actúan sobre ella (la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la nuclear débil) y la energía se encontraban bajo la forma de una singularidad: un punto inmaterial infinitamente denso y caliente.

Era de Planck: El Primer Instante

La Era de Planck se le ha llamado la frontera de la física porque, hasta el momento, no existe ninguna teoría que permita describir con exactitud las características y las propiedades de este instante fugaz. Para ello, sería necesario unificar la teoría de la relatividad general, que nos permite comprender la fuerza de la gravedad y el espacio-tiempo, con la teoría de la mecánica cuántica, que nos explica el mundo de las cosas pequeñas: el átomo, las partículas elementales que lo componen y las fuerzas que intervienen. Las cosas grandes (teoría de la relatividad general) y las cosas pequeñas (teoría de la mecánica cuántica).

El modelo estándar es una teoría que describe a la perfección a las partículas elementales, pero que no es capaz de explicar los fenómenos a gran escala ni la fuerza de la gravedad. La teoría cuántica de la gravitación es objeto de investigación en la actualidad. En la Era de Planck, la temperatura y la densidad eran tan altas que las cuatro fuerzas que rigen el comportamiento de todas las partículas elementales estaban agrupadas en una única superfuerza, y toda la materia se hallaba bajo la forma de la energía.

Era de la Gran Unificación

Se separó la fuerza de la gravedad de las tres fuerzas restantes, que permanecían bajo la forma de la gran fuerza unificada.

Era de la Unificación

La expansión del espacio-tiempo y el enfriamiento permitieron la separación de la fuerza nuclear fuerte, permaneciendo unidas las dos restantes (nuclear débil y electromagnética). La teoría de la inflación, propuesta por Allan Guth, postula que el crecimiento desmesurado e instantáneo fue la causa de que unas regiones crecieran algo más rápidamente que otras. Estas fluctuaciones provocaron la aparición de irregularidades en el cosmos.

Era de los Átomos y la Radiación

Toda la materia se encontraba suspendida en un océano de luz y formaba un plasma, un estado en que los núcleos de los átomos, debido a las enormes temperaturas, están disociados en sus electrones, y la intensa radiación luminosa no puede escapar. La temperatura había bajado hasta 2700ºC, lo bastante como para permitir que la fuerza electromagnética hiciese posible la asociación estable entre los núcleos, apareciendo así los primeros átomos de hidrógeno, helio y litio. Los electrones libres del plasma se combinaron con los núcleos para formar átomos, se volvió entonces transparente y permitió que la enorme cantidad de radiación luminosa pasara a través de la materia atómica sin obstáculos.

Era de las Galaxias

El universo se hizo transparente a la radiación en el momento en que la materia se organizó en átomos de hidrógeno, helio y litio, que formaron una inmensa nebulosa a partir de la cual se formaron las galaxias. La fuerza de la gravedad actuó sobre las densidad y temperatura de la materia durante la inflación del universo, haciendo que la materia de esta nebulosa se desgajara en forma de filamentos y grumos. Las galaxias se reúnen en cúmulos, estos en supercúmulos, y estos en filamentos que le dan a nuestro universo un aspecto esponjoso.