Teoria de la Relativitat i l'Expansió de l'Univers: Big Bang

La Teoria de la Relativitat d'Albert Einstein (1879-1955)

En el segle XX, la teoria de la relativitat d'Albert Einstein va canviar profundament les idees sobre el funcionament de l'Univers. Segons la teoria d'Einstein, el temps absolut no existeix; el temps, per a ell, és relatiu i és propi de cada cos o observador.

Curvatura de l'Espai-Temps

Albert Einstein explica aquest fenomen a través de masses grans que actuen sobre l'espai del seu voltant, deformant-lo. Aquesta deformació equival a la gravetat. Per exemple, la Terra gira al voltant del Sol en un espai corbat per la massa del Sol. Si la Terra continua viatjant a la seva velocitat, es mantindrà girant al voltant del Sol de forma indefinida, ja que la força centrífuga que genera la seva velocitat equilibra la força d'atracció del Sol.

Forats de Cuc: Dreceres a l'Espai-Temps

Els forats de cuc són curvatures d'espai-temps que podrien permetre recórrer grans distàncies en una mena de dreceres. Es formarien com un túnel que connectaria dues regions de l'espai-temps, a través del qual la matèria podria viatjar molt més ràpidament que si ho hagués de fer a la velocitat de la llum.

Un Univers en Expansió: Del Big Bang a la Radiació Còsmica

Model del Big Bang (Alexander Friedman)

La comunitat científica considera que l'edat de l'Univers està entre 10.000 i 15.000 milions d'anys i que va sorgir a causa d'una gran explosió d'energia i matèria. Aquesta gran explosió es coneix amb el nom de Big Bang. El 1922, el matemàtic Alexander Friedman va demostrar, en les equacions d'Einstein, la possibilitat que l'Univers s'hagués iniciat amb una gran explosió i amb una temperatura inicialment elevada que hauria descendit amb l'expansió de l'espai. Aquesta gran explosió es va produir en totes les direccions i a grans velocitats. Aquesta expansió de l'Univers encara continua avui dia.

Confirmació del Big Bang i Radiació Còsmica de Fons

El 1929, Edwin Hubble, un científic canadenc que disposava d'un telescopi potent, va descobrir moltes galàxies més enllà de la Via Làctia. A més a més, va observar que les galàxies s'allunyen les unes de les altres, un fet que va deduir perquè emeten radiacions amb una longitud d'ona de freqüència cada vegada més petita. Aquestes ones les podem observar a partir de l'espectre de llum d'aquestes radiacions, que observem que es desplacen cap al vermell. Aquest desplaçament s'anomena efecte Doppler. Hubble també va observar que, per a les galàxies més distants, major és el grau del seu desplaçament cap al vermell, la qual cosa indica que s'allunyen a més velocitat. També va calcular la velocitat d'allunyament de 18 galàxies.

La confirmació definitiva del Big Bang va arribar el 1964 amb Arno Penzias i Robert Wilson. Van ser els primers a descobrir que ens arribava una radiació molt feble provinent de tots els punts de l'Univers, coneguda com a radiació còsmica de fons. Es considera que la radiació còsmica de fons és la mateixa per a qualsevol direcció d'observació, tant si s'observa de dia com de nit i per a qualsevol època de l'any. Això indica que aquesta radiació prové de fora del sistema solar i de la nostra galàxia. Aquesta radiació equival a una temperatura de 3K, que concorda amb la teoria del Big Bang; és a dir, és la temperatura que actualment esperaríem tenir després d'una explosió a una elevada temperatura, de l'expansió de l'Univers i del temps transcorregut. Es creu que la radiació còsmica de fons es va generar quan van començar a transformar-se els primers àtoms, entre 300.000 i 400.000 anys després de l'explosió del Big Bang.