La teoría del Big Bang

El Big Bang, en español Gran explosión, constituye el momento en el que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

Esta teoría se inicia a mediados del siglo XIX, cuando el científico Holandés Christian Doppler, descubre el fenómeno físico que le hizo famoso: el efecto Doppler. Se presenta cuando una fuente de ondas o energía se desplaza en forma radial (esto es alejándose o acercándose) a un espectador o receptor (ver Figura 1). Así este recibe mayor o menor cantidad de ondas por unidad de tiempo según el sentido de desplazamiento de la fuente emisora.

Figura 1

Como este fenómeno afecta todo tipo de ondas, inclusive a las electromagnéticas, era de esperarse que lo mismo pasara con las de luz, siendo que también es un tipo de onda. Así bien, las ondas más largas del espectro luminoso corresponden a la luz de color rojo, mientras que las más cortas, al violeta (ver figura 2). Como Slipher descubrió que las ondas provenientes de la mayoría de las galaxias observadas por él se alargaban (corrían hacia el rojo del espectro), infirió que todas ellas se alejaban de nosotros, exceptuando aquellas pertenecientes al grupo local (galaxias vecinas).

> Figura 2

Esta apreciación fue respaldada en 1929 cuando el astrónomo estadounidense Edwin Hubble trabajando en el observatorio de Monte Wilson estableció su "ley de Recesión de las galaxias", según la cual, la velocidad con que las galaxias se alejan es directamente proporcional a la distancia en que se encuentran. Como en toda proporción, existe una constante, a esta se l llamó "constante de Hubble" (H), cuyo valor actual es H= v/d = 160 kilómetros/segundo.

Esto significa que las galaxias se alejan de nosotros acelerando 160 kilómetros por segundo en cada millón de años luz que recorren. Albert Einstein enunció entre 1915 y 1917 un marco teórico más o menos acabado acerca del universo. Su teoría general de la relatividad sentó las bases para el desarrollo de ecuaciones matemáticas que, en cierta forma, afirmaban el equilibrio general del universo y la recesión de las galaxias. El astrónomo holandés De Sitter trabajó sobre ellas y planteó el primer modelo del universo en expansión. En este mismo sentido lo hicieron también Alexander Friedmann y George Henri Lemaître, quienes aplicaron las conclusiones de Einstein en favor del universo expansivo. Sin embargo, el modelo de Lemaître postulaba que el universo se expandía no solo por las evidencias matemáticas encontradas por Einstein, sino también debido a un fenómeno físico: una gran explosión. El científico ruso-americano George Gamow bautizó el modelo de Lemaître como "teoría del Big Bang" y desde 1948 se convirtió en uno de sus más osados defensores.

La relación entre expansión y enfriamiento es tan estrecha, que los científicos han logrado, a partir de ella, calcular con gran exactitud la temperatura teórica a la que debería encontrarse el universo en la actualidad. Tal temperatura es de 3 K (en la escala de Kelvin) o -270 grados Celsius bajo cero. Ahora bien, un cuerpo a una temperatura determinada, emite radiaciones electromagnéticas características de esa temperatura y era de esperarse que existiese algún tipo de radiación que confirmase los 3 K calculados para el universo. Fue en la primavera de 1964 cuando los astrónomos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson, efectuando mediciones de ondas de radio en New Jersey, Estados Unidos, descubrieron una radiación de fondo que interfería con su trabajo y que no podían eliminar, ya que parecía provenir de todo el universo. Inmediatamente dieron la noticia a los físicos de la Universidad de Princeton que trabajaban en la teoría del Big Bang. Ellos confirmaron que dicha radiación era el "fósil físico" buscado por los científicos que correspondería a la radiación electromagnética que emite un cuerpo a 3 grados kelvin. Naturalmente, este descubrimiento, uno de los más importantes de la radio astronomía significó un fuerte respaldo a la teoría del Big Bang. Penzias y Wilson recibieron el premio Nobel de física por el descubrimiento de lo que posteriormente se denominó "radiación térmica cosmológica".

Comentario: Siendo mi teoría favorita, esta ha respondido algunas interrogantes, pero aún queda una y es la más importante ¿Cómo se creó el universo? Puede que haya sido una explosión producida por una masa infinitamente densa, eso explicaría porqué las galaxias se alejan de nosotros y la misma expansión del universo, pero el hecho de que sea una masa pequeña y densa, no deja muy claro este concepto del universo. Ahora bien, esta teoría me ha gustado puesto que se acopla perfectamente y da una posible respuesta al porque del universo expansivo y el nacimiento del mismo, lo que conocemos como galaxias y estrellas. Además, esta teoría ha sido debatida por científicos y religiosos. Desde luego para la religión cristiana, esta teoría no tiene ningún sentido y va en contra de los valores dogmaticos de Dios. Por otra parte, el Big Bang no es la única teoría que propone el nacimiento del universo, galaxias y estrellas, existe otra teoría que propone explicar todo lo que conocemos como materia, espacio tiempo, lo que somos y lo que vemos, partir de la molécula más pequeña hasta ahora conocida “el átomo”. Esta promete explicar lo que no ha podido el Big Bang, esta teoría fue llamada como “La Teoría de Cuerdas”

La Teoría de Cuerdas

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Hasta ahora, los científicos han descrito los componentes básicos de la materia (átomos y partículas subatómicas) como pequeñas esferas o puntos. La Teoría de Cuerdas afirma que el alma de dichas partículas son hilos vibrantes de energía denominados cuerdas. Las cuerdas vibran de unas formas determinadas dotando a las partículas de sus propiedades únicas, como la masa y la carga. El origen de esta teoría se remonta a 1968 cuando el físico Gabrielle Veneziano descubrió que las ecuaciones de Euler, con 200 años de antigüedad, describían la interacción nuclear fuerte, iniciándose así un movimiento que desembocaría, gracias al físico Leonard Susskind, en la aparición de los hilos vibrantes como interpretación de dicha fórmula.

Todavía existen muchos escépticos, ya que se piensa de una forma completamente diferente a la habitual, el origen de todo no son puntos sino pequeños hilos vibrando. Además de que todavía no se ha realizado ningún experimento que demuestre la existencia de estas cuerdas. Los escépticos eran partidarios del Modelo Estándar, que se basa en las partículas y que puede reproducir experimentalmente. Las partículas (6 quarks y 6 leptones) se crean a partir de otras partículas y las denominadas partículas mediadoras o mensajeras, que originan las diferentes interacciones elementales. El fotón sirve de mediador en la interacción electromagnética, los bosones de Gauge en la nuclear débil y los gluones en la nuclear fuerte. Este modelo basado en teoría cuántica de campos describe todas las interacciones salvo la gravitatoria. Ver imagen 1

Imagen 1

A la hora de explicar la Teoría de Cuerdas, aparecen numerosos problemas. El primero de ellos es que afirma la existencia de una partícula hipotética, el taquión, que viaja a velocidades superiores a la de la luz, lo que contradeciría la relatividad de Einstein. También esta teoría requiere de 10 dimensiones, lo que implica alguna dimensión más de las que conocemos, así como anomalías matemáticas o la existencia de partículas sin masa que no se podían descubrir en experimentos. Una de las soluciones a tan complicado problema fue identificar a la partícula sin masa (y que jamás se había observado) como el gravitón, la causante de la interacción gravitatoria a nivel cuántico.

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Comentario: La teoría de cuerdas describiría todas las interacciones que se dan en la naturaleza, ya que la gravitatoria es explicada mediante la relatividad. La Cuántica se encarga de explicar las otras tres: la electromagnética, que produce la electricidad y la atracción magnética; la nuclear fuerte, responsable de mantener los protones y electrones unidos dentro del átomo; la nuclear débil, causante de la radiactividad. Se ha llegado a la conclusión pues que existe 11 dimensiones (no puedo aún imaginar eso), que existe infinitos universos paralelos en la que estarían alineadas unas a otras como si de rodajas de pan fueran, eso se demuestra en el sistema quántico, el que creo que poco sentido tiene y que da explicación a la teoría de las moléculas, que el universo no ha sufrido big-bangs, sino al chocar dos universos paralelos entre sí. Por otra parte, esta teoría tiene muchas incongruencias, primeramente se dice que jamás se podrá alcanzar ver esas "cuerdas", algo confuso en la explicación del inicio del cosmos que se dice quizás siempre existió, lo de las dimensiones es indemostrable como inimaginable (en la que originalmente se decía que había 10 dimensiones, y para encajar la teoría pues hubo que poner una más).

Línea de Tiempo del Universo

Los científicos han estimado que tiene unos 15.000 millones de años, cifra que ridiculiza nuestros tres millones de años como especie inteligente. En consecuencia, no podemos sentarnos a esperar que la evolución cósmica desfile ante nuestros ojos y nos revele así sus misterios



Por fortuna para nosotros las estrellas, galaxias, etc. Se encuentran en una etapa evolutiva diferente y nos permite determinar con exactitud, como nacen evolucionan y se extinguen.



Para comprenderlo mejor pongamos de ejemplo el calendario cósmico de Carl Sagan, en el cual los 15.000 millones de años atribuidos al universo transcurren en 1 año terrestre. Según esta analogía un segundo representa 500 años de nuestra historia y podemos fechar los acontecimientos más significativos de la manera siguiente.

*1 de Enero 00:00 Horas Se produce el Big Bang, la explosión inicial del huevo cósmico que dio origen al universo.

*1 de Enero 00:10 Horas Se produce la formación de los primeros átomos y la energía irradiada va llenando poco a poco el naciente espacio-tiempo.

*1 de Septiembre 00:00 Horas Se produce la formación del Sistema Solar a partir de una nube de gas y polvo.

*25 de Septiembre 00:00 Horas Horas En la Tierra, hacen su aparición los primeros seres vivientes (microscópicos)

*15 de Diciembre 00:00 Horas Se rompe el monopolio de las algas verde-azules con la llamada explosión del cámbrico, donde los seres vivos se diversificaron de forma violenta adaptándose a los ambientes más disímiles.

*24 de Diciembre 00:00 Horas Aparecen los dinosaurios, dominadores absolutos del planeta durante 160 millones de años, hasta su extinción el 29 de diciembre.

*31 de Diciembre 23:00 Horas Aparece el Homo sapiens.

*31 de Diciembre 23:59:00 Horas El hombre comienza a vivir en la edad de piedra.

*31 de Diciembre 23:59:52 Surge el imperio babilonio.

*31 de Diciembre 23:59:56 Estamos en los tiempos de Jesús y del emperador romano Augusto.

*31 de Diciembre 23:59:59 Cristóbal Colón descubre América.

*31 de Diciembre 24:00 Tiempo presente


Comentario: El calendario de Sagan, nos muestra de forma breve y concisa, toda la historia del universo, a la cual la última hora, el último minuto del 31 de diciembre, transcurre toda la historia humana. Esto nos da una gráfica idea de lo que no ha sido nuestra existencia comparada con la evolución del universo. Pero nuestra insignificancia va más allá; el lugar físico que ocupamos en el espacio equivale a un átomo flotando en un océano enorme.

El nacimiento de Nuestro sistema solar

Desde la antigüedad hombre siempre a mirado hacia el cielo, ha estudiado lo que se ve en él y se ha preguntado ¿Qué relación existe entre nosotros y eso?

Los primeros telescopios nos enseñaron que el universo era muy diferente, no solo dioses, sino, planetas estrellas e inmensas nubes de gas.

En 1975 Manuel Kant, explico cómo las nubes o nebulosas podían colapsar y condensarse hasta formar planetas y estrellas a la cual llamo la “teoría nebular”. La cual hoy en día nos sigue ayudando a resolver los misterios y nos ha revelado cual es el origen del sol y los demás planetas y lunas de nuestro sistema solar.

El telescopio espacial spitzer, puede observar otros sistemas más lejanos atraves de los cúmulos de nubes de polvo y gas que opacan la visión normal, observando la radiación infrarroja que botan las estrellas, por medio de los sensores infrarrojos que trae equipados el spitzer.

SPITZER.

Gracias al spitzer se ha logrado conseguir distinguir el momento en el que el polvo comienza acumularse y calentarse hasta que al final emerge la nueva estrella.

Nuestra propia nebulosa empezó a colapsar hace 4.600 millones de años, girando lentamente en el espacio, pero cuando se produjo el colapso empezó a girar mucho más deprisa, hasta que se formo una protoestrella, (gas comprimido en fricción que genera calor y luz), que alcanzo los 10millones de grados Celsius empezó a actuar la fusión nuclear, formando así nuestro sol, los átomos de hidrógeno se fusionaron hasta formar helio y se liberaban protones.

Y es probable que el nacimiento de nuestro sol sea la muerte de otra estrella más grande como la que produjo el Big Bang. Una Supernova

Al morir una supernova fusiona los elementos que creo en vida y surgen elementos más pesados que se dispersan dispersan por el gas interestelar. Durante este proceso surgen algunas de las nubes a partir de las cuales nacerán nuevamente otras estrellas.

La gravedad ejerce la misma fuerza en todas direcciones y su efecto es siempre atraer la materia hacia el centro, puede convertir cualquier objeto en una esfera, por esta razón es que los planetas del sistema solar son esferas circulares o semicirculares, si sobrepasan los 480 kilómetros en diámetro, no pueden presentar otra forma que no sea un circulo.

La forma en que la materia se acumule ya sea en gas (Júpiter) o solido (mercurio) depende solamente de la temperatura, a medida de que se va alejando del sol desciende la temperatura y se acumula la materia en forma de gas, formando a los planetas como Urano Neptuno y Júpiter.

Comentario: Al ver la inmensidad del universo atraves de el telescopio SPITZER, es muy gratificante pero a la vez sentir esa impotencia de conocer lo mínimo del universo me lleva a cuestionarlo más. Sin duda el principio de nuestro sistema solar fue catastrófico, explosiones nucleares, bombardeos de asteroides, acumulación de gas, y materia que con el tiempo fue formando lo que conocemos hoy en día como: el calmado y pacifico sistema solar actual.

Conociendo el Universo

Una de las preguntas que se hace el ser humano desde que empezó la evolución se refiere al mundo que nos rodea. A medida que aumentan los conocimientos, este mundo se va ampliando. La educación en Astronomía contribuye a un mejor conocimiento sobre el Universo. Los cursos sobre esta materia se imparten desde hace muchos siglos.

El Universo ha sido un misterio hasta hace pocos años, de hecho, todavía lo es, aunque sabemos muchas cosas. Desde las explicaciones mitológicas o religiosas del pasado, hasta los actuales medios científicos y técnicos de que disponen los astrónomos, hay un gran salto qualitativo que se ha desarrollado, sobre todo, a partir de la segunda mitad del siglo XX.

Quedan muchísimas cosas por descubrir, pero es que el Universo es enorme, o nosotros demasiado pequeños. En todo caso, vamos a hacer un viaje, en lenguaje sencillo y sin alardes, por lo más significativo que nos ofrece el conocimiento actual del Universo.

Fuente sacada de: http://www.astromia.com/universo/index.htm

"Siempre que haya una interrogante, habrá una respuesta, y está respuesta producirán más preguntas.

Así funciona el Universo, como una máquina de preguntas anciosas, porque sean respondidas. Si bien, la humanidad a intentado decifrar todo los enigmas, no los ha podido decifrar todos, he aquí en este blog, la respuesta a unas cuantas de las preguntas."