Introducción
Hace unos 13.800 millones de años, el universo tal como lo conocemos comenzó. Este momento, conocido como Big Bang, es cuando el espacio mismo comenzó a expandirse rápidamente. En el momento del Big Bang, el universo observable (incluidos los materiales para al menos 2 billones de galaxias), cabe en un espacio de menos de un centímetro de ancho. Ahora, el universo observable tiene 93 mil millones de años luz de diámetro y todavía se está expandiendo.
Hay muchas preguntas sobre el Big Bang, particularmente sobre lo que vino antes (si acaso). Pero los científicos saben algunas cosas. Siga leyendo para conocer algunos de los descubrimientos más alucinantes sobre el comienzo de todo.
El universo se esta expandiendo
Hasta 1929, los orígenes del universo estaban completamente envueltos en mitos y teorías. Pero ese año, un astrónomo emprendedor llamado Edwin Hubble descubrió algo muy importante sobre el universo, algo que abriría nuevas formas de entender su pasado: todo se está expandiendo.
Hubble hizo su descubrimiento midiendo algo llamado desplazamiento al rojo, que es el cambio hacia longitudes de onda de luz roja más largas que se ven en galaxias muy distantes. (Cuanto más lejos está el objeto, más pronunciado es el desplazamiento al rojo.) Hubble descubrió que el desplazamiento al rojo aumentaba linealmente con la distancia en galaxias lejanas, lo que indica que el universo no es estacionario. Se está expandiendo, en todas partes, todo a la vez.
El Hubble pudo calcular la tasa de esta expansión, una cifra conocida como la Constante del Hubble, según la NASA. Fue este descubrimiento el que permitió a los científicos extrapolar y teorizar que el universo alguna vez estuvo en un pequeño punto. Llamaron al primer momento de su expansión el Big Bang.
Radiación de fondo cósmico de microondas
En mayo de 1964, Arno Penzias y Robert Wilson, investigadores de los Laboratorios Bell Telephone, estaban trabajando en la construcción de un nuevo receptor de radio en Nueva Jersey. Su antena seguía captando un zumbido extraño que parecía venir de todas partes, todo el tiempo. Pensaron que podrían ser palomas en el equipo, pero quitar los nidos no hizo nada. Tampoco sus otros intentos de reducir la interferencia. Finalmente, se dieron cuenta de que estaban recogiendo algo real.
Resultó que lo que habían detectado era la primera luz del universo: radiación cósmica de fondo de microondas. Esta radiación se remonta a unos 380,000 años después del Big Bang, cuando el universo finalmente se enfrió lo suficiente como para que los fotones (las partículas en forma de onda que forman la luz) viajen libremente. El descubrimiento apoyó la teoría del Big Bang y la noción de que el universo se expandió más rápido que la velocidad de la luz en su primer instante. (Esto se debe a que el fondo cósmico es bastante uniforme, lo que sugiere una expansión suave de todo a la vez desde un punto pequeño).
Mapa del cielo
El descubrimiento del fondo cósmico de microondas abrió una ventana a los orígenes del universo. En 1989, la NASA lanzó un satélite llamado Cosmic Background Explorer (COBE), que midió pequeñas variaciones en la radiación de fondo. El resultado fue una "imagen de bebé" del universo, según la NASA, que muestra algunas de las primeras variaciones de densidad en el universo en expansión. Estas variaciones minúsculas probablemente dieron lugar al patrón de galaxias y al espacio vacío, conocido como la red cósmica de galaxias, que vemos en el universo hoy.
Evidencia directa de inflación
El fondo cósmico de microondas también permitió a los investigadores encontrar la "pistola humeante" para la inflación, esa expansión masiva y más rápida que la luz que ocurrió en el Big Bang. (Aunque la teoría de la relatividad especial de Einstein sostiene que nada va más rápido que la luz a través del espacio, esto no fue una violación; el espacio mismo se expandió). En 2016, los físicos anunciaron que habían detectado un tipo particular de polarización o direccionalidad en algunos El fondo cósmico de microondas. Esta polarización se conoce como "modos B". La polarización en modo B fue la primera evidencia directa de ondas gravitacionales del Big Bang. Las ondas gravitacionales se crean cuando los objetos masivos en el espacio se aceleran o disminuyen (los primeros que se descubrieron provienen de la colisión de dos agujeros negros). Los modos B proporcionan una nueva forma de sondear directamente la expansión del universo temprano, y tal vez descubrir qué lo impulsó.
No hay dimensiones adicionales hasta ahora
Una consecuencia del descubrimiento de la onda gravitacional fue que permitió a los científicos buscar dimensiones adicionales, más allá de las tres habituales. Según los teóricos, las ondas gravitacionales deberían poder cruzar hacia dimensiones desconocidas, si esas dimensiones existen. En octubre de 2017, los científicos detectaron ondas gravitacionales por la colisión de dos estrellas de neutrones. Midieron el tiempo que les tomó a las olas viajar de las estrellas a la Tierra, y no encontraron evidencia de ninguna fuga extradimensional.
Los resultados, publicados en julio de 2018 en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, sugieren que si hay otras dimensiones, son pequeñas: afectarían áreas del universo de menos de 1,6 km (1 milla). Eso significa que la teoría de cuerdas, que postula que el universo está hecho de pequeñas cuerdas vibratorias y predice al menos 10 dimensiones adolescentes, aún podría ser cierta.
Expansión acelerando ...
Uno de los descubrimientos más extraños en física es que el universo no solo se está expandiendo, sino que se está expandiendo a un ritmo acelerado.
El descubrimiento se remonta a 1998, cuando los físicos anunciaron los resultados de varios proyectos de larga duración que midieron supernovas particularmente pesadas llamadas supernovas Tipo Ia. Los resultados (que ganaron a los investigadores Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Reiss en el Premio Nobel en 2011), revelaron una luz más débil de lo esperado de la más distante de estas supernovas. Esta débil luz mostró que el espacio mismo se está expandiendo: todo en el universo se está alejando gradualmente de todo lo demás.
Los científicos llaman al conductor de esta expansión "energía oscura", un misterioso motor que podría representar aproximadamente el 68% de la energía en el universo. Esta energía oscura parece ser crucial para hacer que las teorías del comienzo del universo se ajusten a las observaciones que se están llevando a cabo ahora, como las realizadas por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP), un instrumento que ha producido el mapa más preciso del cósmico microondas de fondo todavía.
... incluso más rápido de lo esperado
Los nuevos resultados del Telescopio Hubble, lanzado en abril de 2019, han profundizado el rompecabezas del universo en expansión. Las mediciones del telescopio espacial muestran que la expansión del universo es un 9% más rápida de lo esperado de las observaciones anteriores. Para las galaxias, cada 3,3 millones de años luz de distancia de la Tierra se traduce en 46 millas por segundo (74 km por segundo) más rápido que los cálculos previos previstos, según la NASA.
¿Por qué esto es importante para los orígenes del universo? Porque a los físicos les falta algo. Según la NASA, puede haber habido tres "estallidos" de energía oscura por separado durante el Big Bang y poco después. Esas explosiones prepararon el escenario para lo que vemos hoy. El primero podría haber comenzado la expansión inicial; un segundo puede haber sucedido mucho más rápido, actuando como un pesado pie presionado sobre el acelerador del universo, haciendo que el universo se expanda más rápido de lo que se creía anteriormente. Una explosión final de energía oscura puede explicar la expansión acelerada del universo hoy.
Nada de esto está probado, todavía. Pero los científicos están mirando. Los investigadores del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin están utilizando un instrumento recientemente actualizado, el Telescopio Hobby-Eberly, para buscar energía oscura directamente. El proyecto, el Experimento de Energía Oscura del Telescopio Hobby-Eberly (HETDEX), mide la tenue luz de las galaxias a una distancia de hasta 11 mil millones de años luz, lo que permitirá a los investigadores ver cualquier cambio en la aceleración del universo a lo largo del tiempo. También estudiarán los ecos de las perturbaciones en el universo de hace 400,000 años, creado en la densa sopa de partículas que formaron todo justo después del Big Bang. Esto también revelará los misterios de la expansión y explicará la energía oscura que lo impulsó.
