Teoría del Big Bang

¿Qué es la teoría del Big Bang?

El Big Bang, también conocido como la Gran Explosión, es una teoría que busca explicar el origen del universo y su expansión hasta nuestros días. La teoría fue formulada por distintos científicos a partir de los estudios de Alexander Friedman y Georges Lemaître, quienes emplearon la teoría de la relatividad de Einstein para señalar que el universo estaba expandiéndose; y los estudios de Edwin Hubble, quien descubrió en 1929 que las galaxias vecinas se alejaban de la nuestra. Así, las primeras personas en hablar sobre el origen del universo a partir de una explosión fueron el sacerdote belga Georges Lemaître entre 1927 y 1930, y el físico George Gamow en 1948. Actualmente, la teoría del Big Bang se encuentra sostenida por tres principios: la universalidad de las leyes de la física, el principio cosmológico y el principio de Copérnico.

Con el paso de los años, la teoría del Big Bang ha ganado cada vez más fuerza en el mundo científico. Así, a mediados de la década de 1960 se descartaron otras teorías, como del Estado Estacionario, en especial gracias al descubrimiento de la Radiación de Fondo de Microondas (CMB por sus siglas en inglés). Por otro lado, Stephen Hawking y otros científicos rebatieron a aquellos que aseguraban que un átomo primigenio se contraería en lugar de expandirse, argumentando que la singularidad era una parte fundamental de la gravedad de Einstein. Entre la década de 1990 y comienzos del siglo XXI, no sólo se han corroborado varios de los principios de la teoría, sino que además se descubrió que la expansión del universo se encontraba en aceleración.

Según la teoría del Big Bang, el universo sólo tiene dos posibles destinos. Si la densidad de la masa está sobre la densidad crítica, el universo llegará a su tamaño máximo y luego colapsará en lo que se conoce como Big Crunch. Por otro lado, si la densidad del universo es menor o igual a la densidad crítica, la velocidad de la expansión se disminuirá pero no se detendrá, por lo que la entropía se incrementará hasta llegar a la muerte térmica (cuando el universo alcance una temperatura de cero absoluto).

¿Cuáles son las evidencias del Big Bang?

Algunas de las principales evidencias del Big Bang son:

Radiación de fondo de microondas: Alpher y Herman teorizaron que la expansión del universo, formulada por el Big Bang, debió haber estirado y enfriado la radiación en la región de microondas del espectro electromagnético, lo que más tarde fue comprobado gracias al CMB.

Estrellas: la edad propuesta para el universo a partir de la CMB y de la expansión de Hubble es aproximada a la edad de las estrellas más longevas.

Ley de Hubble: esta ley propone que el corrimiento hacia el rojo es proporcional a la distancia de una galaxia, por lo que se entiende que estas se están alejando constantemente y las vemos rojas por el efecto Doppler.

Abundancia de elementos primordiales: otro punto a favor de la teoría del Big Bang es la cercanía entre las predicciones de concentración de helio-4, helio-3, litio-7.1 y deuterio, con respecto a las cantidades de hidrógeno normal según la teoría del Big Bang, y la razón de bariones a fotones.

¿Cuáles son los problemas con la teoría del Big Bang?

La teoría del Big Bang, al igual que muchas otras teorías, ha tenido detractores y críticos. Algunos problemas que se han presentado han sido resueltos con el tiempo, aunque otros no. Así, algunos de los principales problemas presentados a la teoría del Big Bang son:

Si el segundo principio de la termodinámica afirma que la entropía aumentará con el paso del tiempo hasta la muerte térmica del universo, eso quiere decir que el estado inicial del mismo tuvo una entropía extrañamente baja, lo cual ha presentado muchos debates y la formulación de la teoría cuántica de la gravedad.

Otro problema es el del horizonte, también conocido como problema de la causalidad. Este plantea que ninguna información puede viajar más rápido que la luz, por lo que no puede explicarse por qué dos regiones separadas por una distancia mayor a la luz recorrida en la edad del universo posean la misma temperatura, tal y como señala la radiación de fondo de microondas.

Otro de los problemas presentados a la teoría del Big Bang viene de las lecturas inconsistentes realizadas a partir de la idea de que toda la materia del universo era bariónica, por lo que se formuló la existencia de la materia oscura, que ocuparía el 90% del universo. Pese a que esta era rechazada en un comienzo, hoy hace parte de la mayoría de los estudios cosmológicos, a pesar de que nunca se ha registrado.