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Big Bang

Para otros usos de este término, véase Big Bang (desambiguación).
Cosmología física

Big Bang y evolución del universo
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De acuerdo con el modelo del Big Bang, el universo se expandió a partir de un estado extremadamente denso y caliente y aun continúa expandiéndose.

En cosmología, se entiende por Big Bang,[1]​[2]​ o Gran Explosión[nota 1]​ en español,[4]​ al comienzo del universo, es decir, el punto inicial en el que se formó la materia, el espacio y el tiempo.[5]​ El término proviene del astrofísico Fred Hoyle, que lo utilizó a modo de burla.[6]​[7]​[8]​[9]​ También lo llamó originalmente átomo primigenio o huevo cósmico el astrofísico y sacerdote Georges Lemaître.[10]​[11]​[12]​ De acuerdo con el modelo cosmológico estándar, el Big Bang tuvo lugar hace unos 13 797 millones de años.[13]​ El modelo estándar no trata de explicar la causa de este hecho en sí, sino la evolución del universo temprano en un rango temporal que abarca desde un tiempo de Planck (aprox. 10−43 segundos) después del Big Bang hasta entre 300 000 y 400 000 años más tarde, cuando se empezaron a formar átomos estables y el universo se hizo transparente.[14]​[15]​[16]​ Una amplia gama de evidencia empírica favorece fuertemente al Big Bang, que ahora es esencial y universalmente aceptado.[17]​

La teoría del Big Bang es el modelo cosmológico predominante para los períodos conocidos más antiguos del universo y su posterior evolución a gran escala.[18]​[19]​[20]​ El modelo estándar afirma que el universo se hallaba en un estado de muy alta densidad y temperatura y luego se expandió.[21]​[22]​ Mediciones modernas datan este momento hace aproximadamente 13 800 millones de años, que sería por tanto la edad del universo.[23]​ Después de la expansión inicial, el universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de las partículas subatómicas y más tarde simples átomos. Nubes gigantes de estos elementos primordiales se unieron más tarde debido a la gravedad y formaron estrellas y galaxias.[14]​ Después del Big Bang, y esto ya no forma parte de la teoría, el universo sufrió progresivos enfriamiento y expansión cuyo desarrollo posterior determinaron procesos que se pueden observar en la física de partículas. La primera ecuación de Friedmann describe todas estas épocas pasando por el presente y hasta el futuro lejano.[24]​

Desde que Georges Lemaître observó por primera vez, en 1927, que un universo en permanente expansión debería remontarse en el tiempo hasta un único punto de origen, los científicos se han basado en su idea de la expansión cósmica. Si bien la comunidad científica una vez estuvo dividida en partidarios de dos teorías diferentes sobre el universo en expansión, la del Big Bang y la teoría del estado estacionario, defendida por Fred Hoyle, la acumulación de evidencia observacional favorece fuertemente a la primera, que ahora se acepta casi universalmente.[17]​

En 1929, a partir del análisis de corrimiento al rojo de las galaxias, Edwin Hubble concluyó que las galaxias se estaban distanciando, lo que es una prueba observacional importante consistente con la hipótesis de un universo en expansión. En 1964 se descubrió la radiación de fondo cósmico de microondas, que es también una prueba crucial en favor del modelo del Big Bang, ya que esta teoría predijo la existencia de la radiación de fondo en todo el universo antes de que se descubriera. Más recientemente, las mediciones del corrimiento al rojo de las supernovas indican que la expansión del universo se está acelerando, aceleración atribuida a la energía oscura (Modelo Lambda-CDM).[25]​

Las leyes físicas conocidas de la naturaleza pueden utilizarse para calcular las características en detalle del universo del pasado en un estado inicial de extrema densidad y temperatura.[26]​[27]​[28]​ Si las leyes conocidas de la teoría de la relatividad general se extrapolan más allá del punto donde son válidas, encontramos una singularidad, es decir, un punto al que matemáticamente nos podemos acercar más y más, pero sin llegar a él. Entonces, si se imagina el desarrollo del universo en sentido temporal inverso retrocediendo hacia el pasado, el universo se va haciendo cada vez más pequeño pero la cantidad de materia es la misma, de manera que la densidad va aumentando hasta llegar al punto en el que el tiempo es igual a cero y la densidad de materia y energía se hace infinita,[nota 2]​ superando la densidad de Planck.[5]​ La existencia de estos resultados infinitos lleva a concluir ese momento, definido convencionalmente como t = 0.[29]​ De ahí que la física actual no conozca ninguna explicación sobre qué ocurrió «antes» del Big Bang ni sobre el origen del propio Big Bang, ya que no hay tiempo «antes» del inicio del tiempo («así como no tiene sentido preguntar qué hay al norte del polo norte»), aunque se han postulado hipótesis sobre el destino final del universo.[2]​[24]​ Por ejemplo: una expansión indefinida (véase Big Rip y Big Freeze); colapso debido a la atracción gravitatoria (véase Big Crunch); o bien un modelo cíclico con período de expansión y contracción (véase Big Bounce). Existen también un gran número de interpretaciones desde un punto de vista filosófico y religioso sobre la teoría del Big Bang que son completamente especulativas o extra-científicas.[5]​[30]​[31]​

  1. ↑ Real Academia Española. «big bang». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Consultado el 2 de febrero de 2020. 
  2. ↑ a b «Big Bang - Encyclopaedia Herder». encyclopaedia.herdereditorial.com. Consultado el 4 de abril de 2021. 
  3. ↑ Kaku, Michio (2005) El universo de Einstein, página 109. Antoni Bosch. En Google Books. Consultado el 1 de abril de 2015.
  4. ↑ «Gran Explosión (Big Bang) | Sociedad española de astronomía». www.sea-astronomia.es. Consultado el 4 de febrero de 2022. 
  5. ↑ a b c «¿Qué ocurrió antes del Big Bang?». astronomia.net. Consultado el 24 de noviembre de 2021. 
  6. ↑ Kragh, Helge (24 de enero de 2013). «What's in a Name: History and Meanings of the Term "Big Bang"». arXiv:1301.0219 [physics]. Consultado el 5 de febrero de 2022. 
  7. ↑ «Big Bang: the etymology of a name». academic.oup.com. Consultado el 4 de febrero de 2022. 
  8. ↑ «Fred Hoyle: An Online Exhibition | StJohns». www.joh.cam.ac.uk. Consultado el 5 de febrero de 2022. 
  9. ↑ BBC News, ed. (22 de agosto de 2001). «'Big bang' astronomer dies». Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2008. Consultado el 29 de junio de 2016. 
  10. ↑ «Georges Lemaitre, el cura católico que primero habló de la teoría del Big Bang». BBC News Mundo. Consultado el 19 de noviembre de 2021. 
  11. ↑ «Big bang theory is introduced - 1927». A Science Odyssey. WGBH. Consultado el 31 de julio de 2016. 
  12. ↑ Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas :4
  13. ↑ [Simon Singh (2005). Big Bang: The Origin of the Universe («[La] gran explosión: el origen del universo»). Harper Perennial. p. 560. «El origen del Universo»]. 
  14. ↑ a b «¿Qué ocurrió durante el Big Bang?». 
  15. ↑ «Y el Universo se hizo transparente». 
  16. ↑ Delsemme, Armand H., ed. (1998). The standard model of the Big Bang. Cambridge University Press. pp. 289-292. ISBN 978-0-521-62038-3. Consultado el 3 de febrero de 2022. 
  17. ↑ a b Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy ("Cosmología y controversia"). Princeton University Press. p. 318. ISBN 0-691-02623-8. 
  18. ↑ Joseph Silk (2009). Horizons of Cosmology ("Horizontes de la cosmología"). Templeton Press. p. 208. 
  19. ↑ Simon Singh (2005). Big Bang: The Origin of the Universe ("[La] gran explosión: el origen del universo"). Harper Perennial. p. 560. 
  20. ↑ Wollack, E. J. (10 de diciembre de 2010). «Cosmology: The Study of the Universe». Universe 101: Big Bang Theory. NASA. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2011. Consultado el 27 de abril de 2011. «La segunda sección discute (o debate) las pruebas clásicas de la teoría de la Gran explosión que la terminan haciendo tan dominante como para ser la más probable descripción válida de nuestro universo (observable).» 
  21. ↑ «How The Universe Works 3 ("Cómo funciona el universo 3")». Discovery Science. 2014. 
  22. ↑ «Big-Bang model (el modelo de la Gran Explosión)». Encyclopedia Britannica. Consultado el 11 de febrero de 2015. 
  23. ↑ «Planck reveals an almost perfect universe ("Planck revela un universo casi perfecto")». Planck (en inglés). ESA. 21 de marzo de 2013. Consultado el 21 de marzo de 2013. 
  24. ↑ a b «Surprise: the Big Bang isn't the beginning of the universe anymore». Big Think (en inglés estadounidense). Consultado el 20 de noviembre de 2021. 
  25. ↑ Peebles, P. J. E. & Ratra, Bharat (2003). «The cosmological constant and dark energy («La constante cosmológica y la energía oscura»)». Reviews of Modern Physics 75 (2): 559-606. Bibcode:2003RvMP...75..559P. ISSN 0034-6861. arXiv:astro-ph/0207347. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. 
  26. ↑ Gibson, C. H. (2001). «The First Turbulent Mixing and Combustion ("La primera mezcla y combustión turbulenta")». IUTAM Turbulent Mixing and Combustion ("Mezcla y combustión turbulenta"). 
  27. ↑ Gibson, C. H. (2001). «Turbulence And Mixing In The Early Universe ("Turbulencia y mezcla en el universo temprano")». arXiv:astro-ph/0110012  [astro-ph]. 
  28. ↑ Gibson, C. H. (2005). «The First Turbulent Combustion ("La primera combustión turbulenta")». arXiv:astro-ph/0501416  [astro-ph]. 
  29. ↑ Veneziano, Gabriele (10 de diciembre de 2010). «Big Bang as the beginning of time: science or myth?». Science in the net (en inglés). Consultado el 1 de febrero de 2024. 
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