El origen del Universo. Leire Chocarro Bach 1ºA

Introducción:

El origen del universo según dice la cosmología moderna, es el momento en el que apareció toda la energía y la materia que tenemos hoy en día en el Universo. Esta postura es admitida por la ciencia e indica que nuestro Universo se ha podido originar entre los 13500 y 15000 millones de años. Edwin Hubble descubrió que el Universo se expandía a un ritmo proporcional a la distancia entre las estrellas, aunque ya lo había previsto la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

Si los componentes del Universo se están separando, esto significa que en el pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo se llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático, en una bola de fuego conocida como Gran Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación de fondo cósmica, interpretada como un “eco” del Big Bang, fue considerado una confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un origen.

Inflación:

La teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar los primeros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro.

La fuerza inflacionaria sólo procedió durante una pequeñísima fracción de segundo, haciendo que una bola de energía unas 10²⁰ veces más pequeña que un protón se convirtiera en una zona de 10 cm de extensión en sólo 15 × 10^-33 segundos. Fue un empuje tan violento hacia afuera que la expansión del Universo sigue en la actualidad aunque la gravedad está frenando las galaxias desde entonces.

Mientras el Universo se iba enfriando, los fotones y las partículas materiales ya no tenían suficiente energía para ser intercambiables, y el Universo, empezó a afianzarse en un estado en el que el número de partículas permanecía constante. Al principio había el mismo número de protones que de neutrones. Una décima de segundo después, ya sólo había 38 neutrones por cada 62 protones, y la temperatura había bajado a 30.000 millones de grados. Algo más de un segundo después del nacimiento del Universo sólo había 24 neutrones por cada 76 protones, la temperatura había descendido hasta 10.000 millones de grados, y la densidad de todo el Universo era 380.000 veces superior a la del agua.

Fueron necesarios casi 14 segundos desde el principio para que el Universo se enfriara hasta los 3.000 millones de grados, momento en que las condiciones permitieron los procesos de fusión que se producen en una bomba de hidrógeno o en el corazón del Sol. En este proceso, los protones y neutrones individuales empezaron a permanecer unidos al colisionar, formando un núcleo de deuterio antes de separarse por efecto de nuevas colisiones. Algo más de tres minutos después del principio, el Universo era unas 70 veces más caliente que el centro del Sol en la actualidad. Se había enfriado hasta sólo 1.000 millones de grados. Para entonces únicamente había 14 neutrones por cada 86 protones. Esto hizo posible que algunos neutrones de la bola de fuego del Big Bang sobrevivieran hasta el momento actual.

Formación de núcleos y átomos:

Algo más de cuatro minutos bastaron para que los núcleos de hidrógeno y los núcleos de deuterio pudieran fusionarse en un núcleo de helio. Las altas temperaturas no permitían que éstos núcleos pudieran capturar aún electrones. Cuando el universo tenía algo más de 30 minutos, la materia estaba en estado de plasma. Éste estado podemos encontrarlo en el interior del sol.

Estos continuaron así hasta que la temperatura bajó lo suficiente para que núcleos atómicos puedan capturar electrones, casi 300 mil años después a una temperatura de unos 6 mil grados parecida a la superficie actual del sol. Junto con esto los primeros fotones pudieron atravesar átomos de materia sin tener perturbaciones, hecho que produjo que el universo sea transparente. La materia y esta radiación necesitaban dejar de ser uno solo para poder formar lo que hoy conocemos como estrellas y galaxias.

Materia oscura:

La materia oscura es una masa flotante que se produjo en la primera fracción de segundo de la existencia del Universo. Estas partículas se conocen como WIMP y no se pueden observar de forma directa ya que resulta invisible porque no refleja luz visible u otras formas de radiación electromagnéticas. Sólo se ven afectadas a través de la atracción que ejerce sobre otros cuerpos celestes la cuarta fuerza fundamental, la gravedad.

La consecuencia más importante de ello es que, cuando el Universo surgió del Big Bang y la materia ordinaria y la radiación se desacoplaron, las irregularidades en la distribución de las WIMP en el espacio crearon enormes “baches” gravitatorios que frenaron el movimiento de las partículas de materia bariónica. Esto habría posibilitado la formación de estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias, y explicaría la distribución actual de los cúmulos de galaxias en el Universo.