¿Qué entendemos por Big Bang?

En esta Libreta, entre otras cuestiones, se tratará en primer lugar sobre el Big Bang, lo que se cree que ocurrió cuando se creó nuestro universo, las condiciones que regían y lo que sucedió después de esa explosión inicial.

Con frecuencia, cuando se habla de física y cosmología, la palabra Big Bang sale a relucir continuamente, ya que es la referencia para hablar de cómo empezó todo y está entendido como un estado de alta densidad y temperatura que dio lugar (según parece) al origen del universo que ahora podemos observar.

Este calificativo de Big Bang (Gran Explosión) se debe al astrónomo británico Fred Hoyle en los años cincuenta y que lo empleó como término descalificativo a este modelo de universo de tipo inflacionario, toda vez que él, junto a otros, era autor de un modelo de universo muy diferente y alternativo que se llamó estacionario.

Hay una confusión habitual al pensar en el Big Bang como una singularidad inicial, como un punto del que surgió el universo entero. El modelo del Big Bang es menos espectacular que eso y sólo es una extrapolación de nuestro universo en el pasado durante un tiempo finito.

El punto de vista de arranque está en consonancia con el tipo de física que cada uno quiera adoptar o de cómo se entienda el modelo conforme a los conocimientos que podamos tener y conforme a las propias conclusiones que respalden los datos de los que podamos disponer.

Los conocimientos adquiridos hasta ahora nos permite retroceder en el tiempo con una cierta garantía hasta la época inicial de la nucleosíntesis primigenia. Ese momento correspondió a unas condiciones con temperaturas de 100.000.000.000 de grados y una densidad equivalente a 3.800 millones de veces la densidad del agua. Todo el universo que en la actualidad observamos estaba comprimido en unos pocos años-luz cúbicos y era sólo una sopa de electrones, fotones, neutrinos, y ligeras trazas de protones y neutrones.

Decimos que había pasado del orden de una centésima de segundo desde la singularidad inicial, cuando lo que pretendemos decir es que si extrapolamos las ecuaciones del modelo del Big Bang hasta una temperatura infinita, obtenemos lo que denominamos el tiempo de expansión del universo t. Si hace exactamente t centésimas de segundo que ocurrió la nucleosíntesis, entonces t-t=1 segundo.

¿Qué evidencias observacionales tenemos de ello?

Haremos un pequeño resumen de los hechos según los ve el astrónomo Neil Wright, autoridad en esta materia;

A los 10^-43 segundos después del Big Bang (Tiempo de Planck), todo el universo que hoy podemos ver tendría unos 10^-33 cm (es decir, unas 100 trillones de veces más pequeño que un átomo), aunque ¡el universo entero bien podría ser infinito!. La temperatura característica sería de unos 10³² grados. La física de estos instantes es altamente especulativa.

La gravedad empieza a ser una fuerza relevante en las interacciones cuánticas y una descripción de lo sucedido antes de ese instante necesita de una teoría cuántica de la gravedad. Sin embargo, no la tenemos ni la tendremos hasta que no sea posible comprobar la Teoría M de supercuerdas, y para ello, como he dicho en otras muchas Libretas, las energías necesarias para ello, de momento, no están al alcance de la Humanidad.

A los 10^-35 segundos después del Big Bang, comenzó el periodo de expansión exponencial conocido como el periodo inflacionario. La temperatura característica es de unos 10²⁷ grados.

A los 10^-33 segundos después del Big Bang. Finaliza el periodo inflacionario. La energía de vacío que impulsa la expansión acelerada del universo es materializada en partículas subatómicas. Cada región del universo del límite de Planck ha aumentado vertiginosamente rápido hasta alcanzar el tamaño del orden de unos 100 cm. Las fluctuaciones cuánticas aleatorias producidas durante el periodo aleatorio de inflación es amplificada por la tremenda expansión creando las irregularidades iniciales que terminarán por condensar la materia y formar las semillas que darían lugar a las estructuras galácticas.

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