Hemos sido testigo, la humanidad, de como diferentes teorías han tratado de explicar como comenzó el universo, siendo variadas y controversiales. Sin embargo, fueron décadas de estudio y confirmaciones observacionales las que nos acercan mas a saber sobre los orígenes de nuestro universo. Los diferentes científicos y astrónomos del siglo XX hicieron el esfuerzo de darnos una explicación sobre como cada uno de nuestros átomos, la materia y el tiempo – espacio surgió. Conozcamos la historia detrás del Big Bang…
Muchos pensaríamos que esto surgió en el siglo XX. Sin embargo, esto se remonta cientos de años atrás, desde la era de Aristóteles. Él había postulado que el universo tenia un pasado infinito; el cual, no conciliaba con los filósofos judíos e islámicos en la edad media. En 1225, Robert Grosseteste, teólogo ingles, en su tratado “De Luce” (La luz) describió que el universo debió surgir de una explosión y posterior formación de la materia dando origen a las estrellas y planetas (2). Una descripción de un universo que se expande y se contrae fue hecha en 1791 por Erasmus Darwin (físico ingles, 1731 – 1802), abuelo de Charles Darwin. Edgar Allan Poe, escritor conocido en la literatura mundial, hablo de esto último en su ensayo “Eureka: A prose poem” (Eureka: un poema en prosa) de 1848, donde explica este sistema cíclico desde un punto de vista metafísico. (3)
Comencemos definiendo que el Big Bang es un modelo cosmológico que intenta explicar el origen del universo. En resumen, según la teoría, el universo se encontraba en un estado de muy alta densidad (singularidad) que luego se expandió. Se estima que el universo tiene aproximadamente 13.8 mil millones de años. Luego que la expansión ocurriera, la temperatura descendió, dando lugar a la formación de partículas subatómicas para después formar simples átomos.
Ahora, ¿como fue que se llegó a pensar en algo así? Es muy interesante ver que la teoría del Big Bang fue resultado de otra teoría que todos estamos familiarizados, al menos con su nombre: La teoría de la relatividad de Albert Einstein.
Fue en los años de 1922 y 1927 que Aleksandr Fridman (matemático y meteorólogo ruso, 1888 – 1925), Willem De Sitter (matemático, físico y astrónomo holandés, 1872 – 1934) y Georges Lemaître (sacerdote belga, astrónomo y profesor de física, 1894 – 1960) marcaron el inicio a lo que posteriormente llamaríamos la “Teoría del Big Bang”. (1)
En 1922 y 1924, Aleksandr Fridman publicó sus hallazgos a las primeras soluciones de la teoría de la relatividad aplicadas al universo donde, en primera instancia, describe tres modelos de universo: el primero, señala que el universo se expande primero y luego se colapsa, el espacio es curvo sobre si mismo… igual que una esfera; por ende, es finito en extensión. En el segundo modelo, el universo se expande por siempre, el espacio es curvo al contrario, o sea, como la superficie de una silla de montar; por lo que, el espacio es infinito. El último modelo, dice que el universo posee una velocidad critica de expansión, el espacio no es curvo; por ende, también es infinito e indicaría que vivimos en un universo en expansión. En un inicio, Fridman no tuvo impacto con sus publicaciones en la comunidad científica. (4)
Luego, Georges Lemaître, bajo sus propias conjeturas y las de Fridman, corroboraría y descubriría, por medio de la observación, que en verdad el universo se expandía; no obstante, no todo fue positivo al inicio. Lemaître visitó a Albert Einstein (físico teórico, 1879 – 1955) y Willem De Sitter con el propósito de explicarles sobre sus hallazgos. En inicio, ambos fueron muy renuentes con los cálculos hechos por Lemaître.(5)
Según la documentación, Edwin Hubble (abogado y astrónomo estadounidense 1889 – 1953), basado en los hallazgos de Lemaître, por medio de su trabajo en el análisis de la velocidad radial de las nebulosas de 1929, observó que la gran mayoría tenían corrimientos hacia el espectro rojo. Esto lo llevó a concluir que solo tenía sentido si el universo se estaba expandiendo. (6) Cabe mencionar que Carl Wilhelm Wirtz (astrónomo alemán, 1876 – 1939) y Vesto Slipher (astrónomo estadounidense, 1875 – 1869) habían determinado que las nebulosas espirales (quien después Hubble definiría que eran galaxias) se alejaban de la tierra; pero, no se dieron cuenta de su implicación cosmológica. El hallazgo, hecho por Hubble, confirmaría lo que Lemaître había encontrado. Un dato interesante sobre Edwin Hubble y George Lemaître es que durante muchos años a Hubble se le ha laureado por el descubrimiento del universo en expansión. Sin embargo, Mario Livio, astrónomo del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Estados Unidos, encontró en los archivos de la “Royal Society of London” una carta que data de 1931 donde deja claro que Hubble no fue el primero en descubrir este hallazgo en 1929, sino, George Lemaître en 1927. Dicha controversia fue aclarada y actualmente se le reconoce a este último el descubrimiento. (7, 8)
No es hasta el año 1930 cuando Arthur Eddington (astrofísico británico, 1882 – 1944) dicta una conferencia el 10 de mayo de ese año informando sobre el trabajo emitido por George Lemaître considerando su trabajo como “una respuesta asombrosamente completa a los diversos problemas que plantean las cosmogonías de Einstein y De Sitter”. La comunidad científica vio con buenos ojos esta teoría convirtiéndolo en una celebridad de su tiempo. Sin embargo, el 09 de mayo de 1931, bajo una publicación en la revista Nature: “El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica” de George Lemaître, en el que explica que si el universo se expande, éste debió haber ocupado un espacio mas pequeño. Concluyó que todo el universo debió estar concentrado en lo que llamaría como el “atomo primitivo”. Esto genero una gran hostilidad por parte de los científicos hacia él. Hasta el mismo Albert Einstein no vio muy bien esto, debido a que podría favorecer a las ideas religiosas sobre la creación; sin embargo, con el tiempo se logro resolver. En 1934, Lemaître fue galardonado con el “Prix Francqui” (premio científico Belga) por sus contribuciones en referencia – lo que después se conocería como la teoría del Big Bang – a como inicio el universo y sobre su expansión (5). Aunque existieron los modelos de expansión de De Sitter y Aleksandr Fridman, es el de George Lemaître el mas aceptado. Como dato curioso: Albert Einstein y Paul Langevin (físico francés, 1872 – 1946) estuvieron en le jurado que le otorgo el premio. (9)
¿Quién le dio el nombre de Big Bang? Este honor se le da a Fred Hoyle (astrónomo ingles, 1915 – 2001). Pensaríamos que lo hizo con buen afán; pero, no. En una entrevista a la BBC, en 1949, se burlo diciendo que el modelo era simplemente una gran explosión (“big bang”). Hoyle era un gran defensor de la teoría del estado estacionario, la cual, afirma que aunque el universo se está expandiendo, este no cambia su apariencia con el tiempo (el principio cosmológico perfecto); o sea, no tiene principio ni fin. (10, 11)
Un trabajo que marcó y selló los descubrimientos hechos anteriormente por este grupo de científicos es el de George Gamow (físico y astrónomo ruso, 1904 – 1968). Propuso un modelo de la explosión de un “Ylem” (o “hylem”, que es el nombre dado por Aristóteles a la que consideraba sustancia fundamental; la cual, procedería toda la materia) que explicaba la formación del helio en el universo. Gamow basado en los trabajos de Lemaître denominó al punto primordial (singularidad) de materia condensada a las temperaturas extremadamente elevadas del cual tendría origen nuestro universo. El tal Ylem fue posterior a la teoría del Big Bang. Hubo algo mas que Gamow hizo: predijo que del Big Bang había dado lugar a una radiación de fondo. (12, 13)
La predicción de Gamow lo confirmaron Arno Penzais (físico aleman nacionalizado estadounidense, 1933 – actualidad) y Robert Wilson (físico estadounidense, 1936 – actualidad) en el hallazgo accidental de 1964 mientras trabajaban en un tipo de antena en los laboratorios de Holmdel, Nueva Jersey, Estados Unidos. Ellos encontraron un ruido de fondo en la atmósfera que no podían explicar. Una vez que afinaron la recepción de la antena se dieron cuenta que habían encontrado radiación cósmica de fondo de microonda (CMB, “cosmic microwave background”); lo cual, confirmaba los supuestos planteados en la teoría del Big Bang y lo mencionado por George Gamow. Esto les confirió el premio Nobel de Física de 1978 (compartido con Pyotr Leonidovich Kapitsa).(14, 15,16)
Aún se sigue estudiando todos los elementos descubiertos y nuevos que han surgido con cada hallazgo. Los telescopios y sondas espaciales (WMAP, COBE, Planck) construidos para este propósito han ayudado a ampliar mas el conocimiento para poder entender el universo en que vivimos.
Esperemos que un futuro, no muy lejano, se obtengan mas respuesta del origen del universo. (17)
Referencias bibliográficas
- Big Bang. https://es.wikipedia.org/wiki/Big_Bang [en linea]. 12 jul 2015.
- The history of the Big Bang. [en linea] 14 jul 2015 https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_Big_Bang_theory
- Erasmus Darwin. https://en.wikipedia.org/wiki/Erasmus_Darwin [en linea]. 02 ago 2015
- Aleksandr Fridman. https://es.wikipedia.org/wiki/Aleksandr_Fridman [en linea]. 21 jul 2015
- Georges Lemaître. https://es.wikipedia.org/wiki/Georges_Lemaître [en linea]. 17 jul 2015
- Edwin Hubble. https://es.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble#La_expansi.C3.B3n_del_Universo [en linea]. 17 ago 2015
- Francqui Prize. https://en.wikipedia.org/wiki/Francqui_Prize [en linea]. 29 may 2015
- Nola Taylor Redd. “Astronomer sleuth solves mystery of big cosmos discovery”. http://www.space.com/13616-universe-expansion-discovery-hubble-lemaitre-mystery.html [en linea]. 2014
- Mario Livio. “Lost in translation: Mystery of the missing text solved”. Nature. 2011; (479): 171–173
- Physics Today. Obituaries. http://dx.doi.org/10.1063/1.3048455 [en linea]. 2015
- Fred Hoyle. https://es.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoyle [en linea]. 26 abr 2015
- Teoría del estado estacionario. https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_estado_estacionario [en linea]. 13 ago 2015
- George Gamow. https://es.wikipedia.org/wiki/George_Gamow [en linea]. 1 ago 2015
- Ylem. https://es.wikipedia.org/wiki/Ylem [en linea]. 27 jul 2015
- Arno Allan Penzias. https://es.wikipedia.org/wiki/Arno_Allan_Penzias [en linea]. 15 jul 2015
- Robert Woodrow Wilson. https://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Woodrow_Wilson [en linea]. 11 dic 2014
- History of the Big Bang theory. https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_Big_Bang_theory [en linea]. 14 jul 2015