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Muchos libros de texto y profesores de ciencias han intentado describir el Big Bang como el nacimiento del universo: un comienzo explosivo que ocurrió en un punto determinado, creando materia y arrojándola al vacío como el fragmento de una granada.

Pero el Big Bang no es en realidad el momento de la creación, sino más bien sus consecuencias. El Big Bang no surgió de un lugar determinado en espacioNo fue una explosión, al menos no en el sentido tradicional.

La cultura popular (y los cosmólogos, a regañadientes) han cometido el desafortunado error de adoptar un nombre para la teoría que incluso evoca el sonido de la explosión de la pólvora. Entonces… se rodean?

“A menudo se dice que todo el universo que ahora podemos observar estaba comprimido en un volumen del tamaño de una pelota de golf”, escribió John Mather, astrofísico ganador del Premio Nobel y científico jefe del proyecto. NASA's Telescopio espacial James Webben artículo a theedge.org. “Pero tenemos que imaginar que la pelota de golf es sólo una pequeña parte de un universo que hasta entonces era infinito”.

Cuando el universo aún estaba en su infancia, hace menos de mil millones de años, la formación de estrellas fue impulsada por el hidrógeno creado por el Big Bang.
Fuente de la imagen: NASA/ESA/A Schaller (para STScI) Ilustración.

La teoría del Big Bang describe un evento cuando existente El espacio, que en aquel momento era más caliente, más denso y mucho más pequeño, empezó a expandirse repentina y rápidamente. El universo primordial era una mancha resplandeciente de diminutas partículas, luz y energía, pero a medida que se expandía, el espacio se enfriaba lo suficiente como para permitir… Operaciones importantes para suceder como Composición de átomos y elementos.. La expansión continúa hoy.

Eso es todo. No se refiere a las condiciones que existían antes de la expansión. No supone que el universo se esté expandiendo. Ni siquiera explica por qué se expandió en primer lugar. Hay razones por las que intentar imaginar el suceso como una explosión puede llevar a conclusiones erróneas.

“Ningún científico acreditado afirmaría que comprendemos en detalle lo que sucedió en el momento preciso en que comenzó el universo”, dijo Don Lincoln, científico jefe del Fermilab en Illinois. video. “Aunque no sabemos todo sobre cómo comenzó el universo, siempre me sorprende el hecho de que sabemos mucho”.

El Big Bang pertenece a visual universo

Para comprender el Big Bang –y el comentario anterior de Mather–, primero es importante aclarar que esta teoría se aplica al universo observable, no al universo en su conjunto. El universo observable es una burbuja de cosmos centrada en nuestra perspectiva desde la Tierra, cuyo radio está determinado por la velocidad de la luz. Toda la burbuja es de unos 92 mil millones. año luz ancho.

El tamaño de la burbuja no está determinado por el alcance de los telescopios, sino por los límites reales de la luz. Hay una distancia máxima desde él. Fotones Era posible viajar hasta un observador en la era del universo. Estos límites se conocen como El horizonte de luz cósmico: Cualquier señal potencial más allá de eso no ha tenido tiempo suficiente para llegar hasta nosotros, y nunca lo hará, ni siquiera dentro de miles de millones de años en el futuro. Esto se debe a que a una determinada distancia máxima, los objetos distantes retroceden a una velocidad mayor que la velocidad de la luz.

Entonces, ¿qué hay más allá de esta burbuja? Nadie lo sabe porque es invisible, pero los científicos pueden especular que hay más en el universo. Después de todo, a medida que el espacio se expande, los científicos se dan cuenta de que cada segundo, miles de estrellas escapan de nuestra vista, más allá de ese horizonte.

¿Dónde ocurrió exactamente el Big Bang?

El Big Bang debe verse como un “momento” en el tiempo pero no ocurre en un lugar específico. Los astrónomos suelen decir que el Big Bang ocurrió en todas partes, lo cual es una idea confusa si se piensa en el Big Bang como en la explosión de una bomba.

Imaginemos, en cambio, un escenario hipotético en el que el espacio se condensa en un punto, como un globo del tamaño de la cabeza de un alfiler. Luego imagina que este pequeño globo de alguna manera se infla hasta alcanzar el tamaño de una naranja. Con esta analogía, podemos empezar a comprender por qué no hubo un “punto de origen” para el Big Bang: no queda nada de la cabeza de un alfiler donde comenzó; La punta de la cabeza de alfiler se ha vuelto significativamente más grande.

Esta es una de las razones por las que muchos astrofísicos dicen que cada lugar del universo cognoscible puede considerarse parte de él. Centro del Big Bang. Según la teoría, no había un lugar específico desde donde se detonaron las piezas.

El astrónomo Edwin Hubble utilizó el Telescopio Hooker de 100 pulgadas en California para observar galaxias que se alejan en el espacio en todas direcciones.
Crédito: NASA/Edwin B. Documentos Biblioteca Hubble/Huntington

El Big Bang no fue en realidad una explosión

Las observaciones científicas respaldan la idea de una rápida expansión global versus una explosión. Si hubiera una explosión tipo fuegos artificiales que dispersara materia hacia afuera, por ejemplo, las leyes de la física dictarían que los escombros más alejados de donde explotó se moverían más rápido que los objetos más cercanos a ese punto de partida.

“Esto se debe a que los objetos más alejados de los petardos tienen que moverse más rápido y así es como se escaparon”, dijo Lincoln. el dijo.

Pero esto no es lo que ven los astrónomos. En el universo, la distancia entre galaxias está aumentando todos Direcciones, y no sólo relativas a un punto central. astrónomo Edwin Hubblepara quien Telescopio espacial Hubble Nombrado más tarde, fue descubierto en 1929.

Utilizando el Telescopio Hooker de 100 pulgadas en California, Hubble observó que cuanto más lejos está la galaxia vía Lácteala galaxia natal de la Tierra, parecía retroceder aún más rápido. Lo descubrió trazando las velocidades y distancias de 24 galaxias cercanas. La trama mostraba que todo se desplazaba uniformemente, a velocidades proporcionales a la distancia, en todas direcciones.

La tasa de expansión ha recibido un nombre. El Hubble está arreglado. Dos años después de las observaciones del Hubble, un astrónomo y sacerdote belga, Georges LemaîtreUsó esta hipótesis para publicar la primera teoría similar al Big Bang para explicar los inicios del universo.

Los cosmólogos creen que el universo se expandió a lo largo de los 13.800 millones de años transcurridos desde el Big Bang.
Crédito: Brett Griswold (Maslow Media Group) / Ilustración de la NASA

¿Cómo saben los astrónomos que el universo se está expandiendo?

Con el descubrimiento del Hubble de que el espacio mismo se está expandiendo, los científicos pudieron estimar su tamaño Edad del universo. La fórmula para calcular la velocidad, que probablemente aprendiste en la escuela secundaria, es la distancia dividida por el tiempo. Los científicos ya conocen las velocidades y distancias de las galaxias, por lo que pueden calcular la duración dividiendo la distancia por la velocidad.

Si los científicos tuvieran que retroceder el reloj desde el día de hoy hasta el momento en que todo en el universo cognoscible colapsa en ese pequeño globo desinflado, habría sucedido alrededor Hace 13,8 mil millones de años.

Por lo tanto, si el universo tiene 13,8 mil millones de años, se podría suponer incorrectamente que la burbuja visible del universo tiene un radio de 13,8 mil millones de años luz y una anchura total de 27,6 mil millones de años luz. Pero el universo no está quieto y la distancia entre los objetos no es constante. La expansión del espacio explica la discrepancia entre 27,6 mil millones de años luz y 92 mil millones de años luz, que es el diámetro del universo visible.

¿Han logrado los científicos refutar el Big Bang?

Los científicos no han refutado la teoría del Big Bang, pero han descubierto diferencias en la tasa de expansión (la constante de Hubble) a partir de mediciones realizadas por diferentes equipos de investigación. La disputa se conoce como Tensión del Hubble.

En resumen, las mediciones de velocidad basadas en observaciones telescópicas del universo actual son algo más altas que las predicciones basadas en las condiciones conocidas del universo primitivo. Durante los últimos años, los astrónomos han considerado que algo está provocando que se acelere el ritmo de expansión. Estudios utilizando telescopio webb Encontré que la diferencia es pequeña pero significativa en la tasa de expansión. Quizás no sea el resultado de errores de cálculo. Pero aún no se comprende un aspecto del universo.

Mientras los científicos trabajan para resolver este misterio, es posible que el Big Bang necesite algunos ajustes, pero hasta ahora esta asimetría no ha anulado la conclusión final, que es que el espacio era más pequeño y más caliente, luego se expandió repentinamente y todavía se está expandiendo.

Los físicos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron sin querer el fondo cósmico de microondas, que llena el universo visible.
Fuente: Colaboración ESA/Planck

Tasa de expansión del universo primitivo

Los investigadores calcularon la tasa de expansión del universo bebé utilizando datos del llamado Fondo cósmico de microondas. Los físicos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson coincidentemente Descubre este fenómenouna tenue aurora que se produjo 380.000 años después del Big Bang, utilizando un radiotelescopio en 1965.

Casi al mismo tiempo, un equipo separado en La Universidad de Princeton ha predicho Que tales olas deben existir. Si los astrónomos fueran arqueólogos, este descubrimiento sería más un descubrimiento. El fósil de luz más antiguo. Es la cosa más antigua del universo que nadie haya visto jamás.

Esta firma de calor, que irradia desde átomos que ahora se encuentran a más de 46 mil millones de años luz de distancia y se extiende hasta las microondas, llena el cielo. Agencia Espacial Europea misión planck Mapeo de microondas para medir pequeñas fluctuaciones de temperatura. Estas ligeras diferencias permiten a los científicos inferir el ritmo de expansión en ese momento.

¿Cómo encaja la inflación cósmica en el Big Bang?

La inflación cósmica intenta describir una fase breve pero crucial en la historia del Big Bang que lanzó al universo a su línea de tiempo de expansión.

Alan Guth, físico teórico del MIT, propuso la idea en 1980. Sugería la existencia de una forma de gravedad repulsiva, algo como esto. energía oscuraImpulsó la rápida expansión del universo en un momento temprano. Esta fase duraría un tiempo. Una billonésima de segundo. Entonces la energía que impulsaba la inflación se apagó.

“Normalmente describo la inflación como la teoría del Big Bang”, dijo Guth. En una pregunta y respuesta en 2014. Por la universidad. “En su forma original, la teoría del Big Bang nunca fue una teoría de una explosión. No decía nada sobre qué chocó, por qué chocó o qué sucedió antes de la explosión”.

Durante la fase de inflación, el universo joven se expandía a un ritmo más rápido que la luz. Y escuche esto: no podría haber violado ninguna ley de la física.

“Es cierto que nada puede moverse a través del espacio más rápido que la luz”, dijo Lincoln, “pero no hay límites a la rapidez con la que el espacio puede expandirse”.

¿Cómo obtuvo su nombre el “Big Bang”?

Fred Hoyleun astrónomo y conocido comunicador científico en el Reino Unido, se le atribuye en gran medida haber acuñado el “Big Bang” en 1949. En muchos aspectos se parecía al Neil deGrasse Tyson de su época. Pero hoy en día muchos astrofísicos y cosmólogos se quejan de que este nombre inapropiado se ha quedado.

Durante una transmisión de la BBC, Hoyle describió teorías basadas en la idea de que “toda la materia en el universo fue creada en un solo big bang en un momento determinado en el pasado distante”, según Newsweek. Copiar Publicado en la revista BBC. Más tarde volvió a mencionar esta frase en su libro de 1950, La naturaleza del universo.

Hoyle rechazó la idea de un origen abrupto del universo, pero no usó la frase “big bang” a la ligera, dijo. Artículo reciente Sobre esto en la revista. naturaleza. En cambio, tenía la intención de transmitir la premisa utilizando metáforas descriptivas para ayudar a transmitir el mensaje en la radio.

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