La Cosmología (2/3)

BigBangCMBTimelineEn los primeros momentos después del Big Bang, el Universo pasó por un periodo de rápida expansión. Alrededor de 380.000 años más tarde, el Universo se expandió lo suficiente para volverse transparente a la radiación. A partir de ese tiempo, partículas de luz (fotones) viajaron libremente a través del Cosmos. La microonda cósmica de fondo (CMB) es un registro del estado del Universo en ese momento. Con la expansión del Universo, estrellas y galaxias evolucionaron. Más tarde grandes estructuras como grupos de galaxias emergieron. El Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) hizo un mapa de la microonda cósmica de fondo.

La principal teoría de la cosmología, el modelo del Big Bang, ha sido aceptada solamente desde 1965. Esta teoría sostiene que el Universo comenzó con un infinitamente denso, infinitamente caliente punto llamado una “singularidad”.

Entonces, hace 13.700 millones de años, la singularidad explotó. Esto no fue una explosión dentro del espacio, como popularmente se piensa, pero una fluida, lenta explosión del mismo espacio. Sus efectos están todavía desarrollándose hoy. Más dramáticamente, el Universo está expandiéndose, como uno esperaría si el explotó: galaxias, grupos de 100 y 200 mil millones de estrellas vuelan aparte unas de las otras, y nuevo espacio es creado entre ellas. Un segundo lento efecto es la fría radiación que baña el Cosmos. (La actual lectura es 3 grados Kelvin o menos 270 grados Celsius) de estas temperaturas, los físicos estiman sobre la base de conocidos factores y concluyen que, una vez el Universo era una incandescente bola de fuego.

Sin embargo, la teoría del Big Bang no puede dar cuenta por mucho de lo que aparece en el Firmamento. Más críticamente, no explica cómo el Universo se volvió tan uniforme en todas direcciones, con partículas de radiación distribuidas a través de la bóveda celestial tan regularmente como lentejuelas en un vestido. Como tan poco explica el tamaño y el agrupamiento de galaxias. “Nosotros todo lo que tenemos que decir es que esos justamente fueron las condiciones que Dios impartió”.

Pero los cosmólogos ya no están contentos con invocar la deidad. En lugar de eso, ellos están determinados en entender cómo el Universo llegó a ser, y poder explicarlo con elegante simplicidad, que las ecuaciones para el Universo puedan ser impresas sobre una franela.
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El primer paso hacia una nueva cosmología vino a principio de 1980, cuando Alan Guth del Massachusetts Institute of Technology propuso su teoría de la La teoría ahora tiene varias versiones, pero cada una comparte un tema: antes de 10-30 segundo después del Big Bang, todas las fuerzas de la Naturaleza estaban enrolladas dentro de una única súper-fuerza. Entonces pequeñas áreas del infante Cosmos comenzaron a expandirse exponencialmente. Cada una de estas infladas burbujas dieron lugar a un Universo. El nuestro sería uno de esos Universos. Solamente 10-35 segundo más tarde, la inflación terminó. La uniforme expansión postulada por el Big Bang tomó posesión. La inflación difiere del Big Bang por solamente un instante – pero eso hace toda la diferencia del mundo. A diferencia del modelo estándar del Big Bang, la súper-rápida inflación explica como la radiación llenando el Universo vino a ser tan uniforme, por ejemplo, puntos calientes fueron borrados, justamente como protuberancias sobre un globo desaparecen cuando se infla.

La parte más asombrosa de la inflación es la noción, como Guth lo dice, “que el Universo es un almuerzo gratis” – algo viene de la nada. Experimentos muestran que, en un vacío, parejas de partículas pueden saltar de sopetón a la existencia por un fugas brillante momento, solamente para rápidamente desaparecer. Este baile entre ser y la nada, es llamado una fluctuación cuántica. “aun cuando usted no tiene nada, hay algo que está ocurriendo”.

quantumuniverseLas fluctuaciones cuánticas implican que incluso el espacio aparentemente vacío está lleno de pares de partículas virtuales que aparecen conjuntamente, se desplazan y después vuelven a encontrarse y a aniquilarse mutuamente. Partícula virtual – en mecánica cuántica, partícula que nunca puede ser detectada directamente, pero cuya existencia tiene efectos mensurables.

De acuerdo con las teorías de la inflación, el Universo brevemente pasó a través de un estado de vacío. Quizás el entonces pasó por una fluctuación cuántica, con una pequeña región del espacio expandiéndose salvajemente. El vacío entonces decayó en toda la materia y energía que el Universo ahora tiene. El astrofísico J. Richard Gott de la Universidad de Princeton ha propuesto que nuestro Universo es justamente una burbuja en la espuma del espacio -tiempo, solamente uno de un infinito número de Universos que se han filtrado de algún inmenso, caliente, denso espacio.

“La pregunta más interesante”, dice Alan Guth, “es si el Universo pudiera estar produciendo una prole de Universos hoy”. Para cualquiera en el Universo padre – nosotros – el baby Cosmos se comportaría como un pequeño agujero negro. Nosotros no pudiéramos verlo – los agujeros negros son invisibles – pero podemos detectar la radiación que emite el naciente Universo.

alan_guthAl comienzo de la década de los 80, Alan Guth un físico de partículas ayudó a fortalecer el enlace entre Física y Astronomía cuando él propuso su teoría de la Inflación del primitivo Universo.

Previo a este período inflacionario, el Universo habría sido lo suficiente pequeño para alcanzar una temperatura uniforme y la propia expansión habría conducido al Universo a cerca de una perfecta lisura.

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