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Nos encontramos...!
| El Big Bang NASA |
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 ubble observó
que las galaxias exteriores a nuestra propia Vía Láctea
se estaban alejando de nosotros, cada una a una velocidad proporcional
a su distancia a nosotros. Rápidamente dedujo que esto significaba,
ni más ni menos, que debe de haber existido un momento en el
pasado (unos 14 mil millones de años atrás, según
se estima hoy) cuando todo el Universo estaba contenido en exactamente
un punto. El Universo debe haber nacido pues en un único evento
explosivo, el cual es conocido como “Big Bang”
(“Gran Explosión” o “Explosión Primordial”
en español).Los astrofísicos combinan modelos matemáticos con observaciones astronómicas para desarrollar teorías viables de cómo el Universo llegó a ser como es. Las bases matemáticas de la teoría del Big Bang incluyen a la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, junto con las teorías estándar de las partículas fundamentales. En la actualidad, sistemas espaciales de la NASA tales como los telescopios espaciales Hubble y Spitzer continúan con el ambicioso trabajo iniciado por Edwin Hubble de medir la expansión del Universo. Una de las principales metas de estos estudios es determinar si el Universo continuará por siempre expandiéndose, o si algún día se detendrá, comenzará a contraerse, y se desplomará sobre sí mismo en un evento que ha sido llamado “Big Crunch” (“Gran Crujido” o “Gran Colapso” en español). |
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 La
radiación cósmica de fondo |
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| De acuerdo a las teorías de la física, al principio el Universo era un lugar muy caliente: un segundo después del Big Bang la temperatura del mismo era de aproximadamente 10 mil millones de grados. El Universo era entonces un “mar” de neutrones, protones, electrones, anti-electrones (positrones), fotones y neutrinos. Con el transcurso del tiempo el Universo se fue enfriando, los neutrones se transformaron en protones y electrones o bien se combinaron con protones para hacer deuterio (un isótopo del hidrógeno). A medida de que el Universo continuó enfriándose, eventualmente alcanzó la temperatura que hizo posible que los electrones se combinaran con los núcleos para formar átomos neutros. Antes de que esta “recombinación” ocurriera, el Universo habría sido opaco o no transparente debido a que los electrones libres habrían provocado que la luz (fotones) se dispersara, en forma similar a cómo las gotitas de agua de una nube dispersan a la luz solar. Pero cuando los electrones libres fueron absorbidos para formar átomos neutros, el Universo repentinamente se volvió transparente. Esos mismos fotones –el “resplandor” del Big Bang conocido como la radiación cósmica de fondo– pueden hoy en día ser observados. | ||||||||
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| Un
Premio Nóbel para la NASA |
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| La NASA ha lanzado dos misiones para estudiar la radiación cósmica de fondo, de forma de fotografiar al “Universo Bebé”, cuando éste tenía sólo 400 000 años de edad. La primera de esas misiones fue la llamada COBE (Cosmic Background Explorer, o Explorador del Fondo Cósmico en español). En 1992, los integrantes del equipo del COBE anunciaron que habían podido mapear las regiones primordiales calientes y frías en la radiación cósmica de fondo. Estas regiones están relacionadas al campo gravitatorio en el Universo primitivo y constituyen las simientes de los conglomerados gigantes de galaxias que se extienden cientos de millones de años luz a través del Universo. Por este trabajo, el Dr. John C. Mather (NASA) y George F. Smoot (Universidad de California) fueron galardonados con el Premio Nóbel de Física 2006. | ||||||||
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La segunda misión para examinar la radiación
cósmica de fondo fue la WMAP
(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, o Sonda Wilkinson de
Anisotropías del Fondo de Microondas en español). Con
una resolución muy mejorada en comparación a la del
COBE, la WMAP examinó todo el cielo, midiendo las diferencias
de temperatura de la radiación de microondas que está
distribuida aproximadamente en forma uniforme por todo el Universo.
La imagen muestra un mapa del cielo, con las regiones calientes en
rojo y las regiones más frías en azul. Al combinar esta
evidencia con los modelos teóricos del Universo, los científicos
han llegado a la conclusión de que el Universo es “plano”,
lo cual significa que, a escalas cósmicas, la geometría
del espacio satisface las reglas de la geometría Euclidiana
(por ejemplo, las líneas paralelas nunca se cortan, para un
círculo la relación perímetro/diámetro
es  , etc.). |
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| La
Inflación |
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| Un problema que surgió de los resultados originales
del COBE, y que persiste con los datos de mayor resolución
de la WMAP, es que el Universo era “demasiado” homogéneo.
¿Cómo las diferentes regiones del Universo que nunca
habían estado en contacto unas con otras han podido equilibrarse
a la misma temperatura?. Éste y otros problemas cosmológicos
se podrían resolver, sin embargo, si suponemos que existió
un período de tiempo muy corto inmediatamente después
del Big Bang en el que el Universo experimentó un proceso de
increíble expansión llamado “inflación”2.
Para que esta inflación ocurriese, el Universo al momento del
Big Bang debe haber estado lleno de una forma inestable de energía
cuya naturaleza aún no es conocida. Cualquiera que sea su naturaleza,
el modelo inflacionario predice que esta energía primordial
habría estado irregularmente distribuida en el espacio debido
a un tipo de ruido cuántico que apareció cuando el Universo
era extremadamente pequeño. Este patrón habría
sido transferido a la materia del Universo y se manifestaría
en los fotones que comenzaron a vagar libremente al momento de la
recombinación. Como resultado, esperaríamos ver a este
tipo de patrón, y efectivamente lo vemos, en las imágenes
de la radiación de fondo del Universo elaboradas por las misiones
COBE y WMAP. Pero todo esto no responde a la pregunta de qué impulsó a la inflación. Una dificultad en elaborar una respuesta es que la inflación se produjo mucho antes de la recombinación, cuando el Universo era opaco. Esta opacidad es, en efecto, un velo tendido sobre esos interesantes primeros instantes. Pero, afortunadamente, hay una manera de observar al Universo que en absoluto involucra a los fotones primigenios. Las ondas gravitatorias, la única forma conocida de información que puede alcanzarnos sin distorsión desde el instante del Big Bang, puede contener información que no podemos obtener de otra manera. Dos misiones que están siendo consideradas por NASA, LISA y el Big Bang Observer, buscarán ondas gravitatorias procedentes de la época de la inflación. |
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| La
Energía Oscura |
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| Durante los años que siguieron a los descubrimientos
de las misiones Hubble y COBE, nuestra imagen del Big Bang gradualmente
se fue clarificando. Pero en 1998, los resultados de las observaciones
de supernovas muy distantes exigieron un cambio dramático de
esta imagen. Siempre se había asumido que la materia del Universo
reduciría su velocidad de expansión. La masa crea gravedad,
la gravedad crea atracción, esta atracción debe finalmente
frenar la expansión. Pero las observaciones de las supernovas
demostraron todo lo contrario: en realidad el Universo se está
expandiendo de manera acelerada. Algo, distinto a la materia y a la
energía ordinarias, está actuando sobre las galaxias
acelerándolas. Esta misteriosa entidad ha sido llamada “energía
oscura”, pero el hecho de que le hayamos puesto un nombre no
significa en absoluto que sabemos qué es. Se estima que aproximadamente
el 70% de la energía del Universo es de este tipo. Por el momento,
hay muchas ideas sobre qué puede ser esta “energía
oscura”. Algunos sostienen que es un nuevo tipo de fluido o
campo de energía dinámico que llena todo el espacio
(quintaesencia), otros prefieren hablar de una propiedad del espacio
vacío. Y no faltan los que sostienen que para explicar esta
energía oscura hace falta elaborar nueva teoría de la
gravedad. La mejor manera de dilucidar hoy esta cuestión, dada la ausencia de una teoría física que explique convincentemente qué es la energía oscura, es tratar de determinar su comportamiento tanto en la expansión del Universo como en la formación de la estructura cósmica. Es decir, necesitamos más y mejores datos. La misión JDEM (Joint Dark Energy Mission, o Misión Conjunta para el Estudio de la Energía Oscura en español), es un proyecto, ahora en etapa de planificación, entre la NASA y el Departamento de Energía de los EEUU. La JDEM intentará realizar observaciones (mejores en un orden de magnitud) del Universo que permitirán a los teóricos discriminar entre las distintas teorías y, quizás, finalmente llegar a la solución de este misterio. |
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| Traducción: Wilfredo Orozco | ||||||||
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| 1Las restantes fuerzas son: la nuclear fuerte,
la nuclear débil y la electromagnética. 2De acuerdo a muchos científicos, el período inflacionario habría comenzado unos 10-35 segundos después del Big Bang. Durante una pequeñísima fracción de segundo, el Universo habría experimentado un extremadamente rápido crecimiento exponencial, aumentando su radio aproximadamente 1030 veces. |
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| Mendoza, Argentina, 09 de Julio de 2008. |
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