Historia del Universo: Del Modelo Geocéntrico al Big Bang y la Composición Cosmica

1. El universo

Desde el principio, el ser humano se ha interrogado acerca del origen del universo, desarrollando mitos, leyendas y explicaciones. Aristóteles planteó un modelo del universo basado en un sistema de 55 esferas, en cuyo centro se localizaba la Tierra. El universo geocéntrico de Aristóteles fue el modelo aceptado y sirvió a Claudio Ptolomeo en el siglo II, quien recopiló 500 años de astronomía griega y publicó una obra de 13 volúmenes conocida como el Almagesto. Esta describe un sistema geocéntrico como base de la mecánica celeste, y se mantuvo durante 14 siglos.

Renacimiento

Copérnico demostró que los movimientos planetarios se explican mejor atribuyendo una posición central al Sol y no a la Tierra, rescatando la teoría heliocéntrica de Aristarco de Samos. Tras conocerse la invención del telescopio en 1609, Galileo construyó un pequeño telescopio de refracción, comenzó a realizar experimentos y demostró que la Tierra gira alrededor del Sol.

Siglo XX

La teoría del Big Bang es la hipótesis más aceptada acerca del origen y la evolución del universo. Afirma que toda la energía del universo se hallaba concentrada en un punto de tamaño infinitesimal. La densidad y la temperatura, que se estiman en torno a 10 000 millones de ºK poco después de la explosión, fueron disminuyendo a medida que el universo se enfriaba. La energía se transformó en materia según la ecuación einsteiniana E = mc².

La interacción de partículas produjo los primeros núcleos atómicos. Cientos de miles de años después, cuando la temperatura había descendido hasta los 3000 ºK y la velocidad de expansión era cada vez menor, dichos núcleos lograron capturar los electrones necesarios para formar átomos, los más sencillos: el helio y el hidrógeno.

El efecto Doppler

El efecto Doppler se produce cuando una fuente de ondas se desplaza acercándose o alejándose de un observador. Este recibirá una mayor o menor cantidad de ondas por unidad de tiempo (frecuencia), según sea el sentido de desplazamiento de la fuente emisora.

La edad del universo

El Big Bang no debe entenderse como la explosión de un punto de materia en el vacío, puesto que ni la materia existía como tal ni tampoco el espacio. Tanto el espacio como el tiempo fueron creados en ese momento. La gigantesca explosión ocurrió hace unos 15 000 millones de años y su expansión posterior aún continúa.

Existen tres respuestas distintas, que dependen de dos factores: la densidad de la materia y la gravedad.

• Big Crunch o gran aplastamiento: si la densidad de la materia del universo está por encima de la denominada densidad crítica, algún día, dentro de unos 20 000 millones de años, la expansión se invertirá y el universo se contraerá hasta un punto tan reducido como el original.
• Expansión eterna: si la densidad de la materia es igual a la densidad crítica, el universo se expandirá eternamente.
• Big Rip o gran desgarramiento: si la densidad está por debajo de la densidad crítica, la gravedad no será capaz de vencer la expansión, que será eterna. Llegará un momento en que la materia sea incapaz de sujetar a sus componentes, produciéndose el Big Rip.

La composición del universo

El universo está compuesto por aproximadamente un 65 % de energía oscura, un 30 % de materia oscura y un 5 % de cualquier otra materia visible.

Existen distintos instrumentos para detectar y catalogar los cuerpos estelares:

• Radioastronomía: detecta las radiaciones de mayor longitud de onda, situadas en la zona del espectro de radio. Permite la observación de radiogalaxias, púlsares y la radiación cósmica.
• Astronomía infrarroja: incluye las regiones de formación de estrellas, los discos protoplanetarios y los núcleos de las galaxias activas. Las observaciones desde tierra firme son limitadas debido al efecto invernadero.
• Astronomía ultravioleta: dado que la capa de ozono evita que la radiación ultravioleta llegue a la Tierra, se requiere el uso de satélites para observar el Sol y otros objetos estelares.
• Astronomía de rayos X y rayos gamma: son formas de radiación más energéticas que se producen como resultado de procesos muy violentos, como la formación de un agujero negro o la colisión de galaxias.