Seguramente todos hemos escuchados hablar sobre el Big Bang o la gran explosión cósmica, la cual, es la teoría astrofísica más aceptada (pero no la única), sobre cómo se formó el Universo y todo lo contenido en él, incluido nosotros. Pero ¿de qué va? ¿Cómo surge o como ha sido posible corroborar la misma? Son algunas de las preguntas que científicos afines al área y curiosos frecuentemente se cuestionan.
Empecemos como es lógico, por el principio.
Para la raza humana, el tiempo es quizás la magnitud física más importante. Desde cuando nacemos hasta morirnos, todo lo marca el pasar de los segundos, minutos, horas, años, etc. Para los hombres y para el sistema actual de nuestra sociedad, el inicio del tiempo lo marca el nacimiento, todo tiene un inicio y un final; y con él, la posibilidad de ordenar de manera secuencial y cronológica todos los sucesos inmersos en ese espacio.
Previo al siglo XX, nadie había sugerido que el universo se estuviera expandiendo o contrayendo, era ampliamente aceptado que el universo era algo estático y eterno. Sin embargo, bajo esta premisa, los estudiosos para aquel entonces se preguntaban ¿cuándo el cronómetro del tiempo debería haber sido iniciado?, aludiendo inequívocamente a una fuerza externa al propio universo, es decir, Dios.
No obstante, para un joven sacerdote belga, Dios y la Ciencia, eran formas diferentes de interpretar una misma teoría aún no escrita. Corrían los años 1920 en la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), y para Édouard Lamatrie, quien fue sacerdote, astrónomo y profesor de física de dicha universidad, la ciencia era un camino alterno para conocer y comprender la mente del creador.
Aunque poco se habla de este personaje, lo cierto es que se le conoce como el primer catedrático en concebir de una manera brillante y audaz, los primeros postulados sobre la teoría de la expansión del Universo, aunque olvidado por razones aún poco claras.
Lamatrie fue fuertemente criticado e ignorado por Albert Einstein y por otros científicos de la época durante algunos años, debido a su visión sobre el universo, la cual contrariaba la teoría de este último sobre un universo estático y su famosa constante cosmológica. Lamatrie fue un hombre que revolucionó la forma de mirar al cosmos. De hecho, Einstein le dijo a Lamatrie: «He leído su artículo. Sus cálculos son correctos, pero su física es abominable». Lamatrie propuso que el Universo se encontraba expandiéndose, y por lo tanto debería haber tenido un inicio, donde todo estaría condensado en unos pocos o un único cuanto o “átomo primitivo”.
¿Pero cómo pasamos de una simple conjetura a una teoría?
Si bien las observaciones y los cálculos de Lamatrie fueron posteriormente aceptados por Einstein y muchos otros científicos de la época, la concepción de la palabra “átomo primitivo” resultaba para muchos una forma muy “teológica” o divina sobre la concepción del Universo, y esto no les hacía nada de gracia a los académicos. No obstante, todo cambio en 1929, Edwin Hubble observó que sin importar hacia que parte apuntara su telescopio, las galaxias se estaban alejando unas con respecto a las otras y a su vez de la Tierra. Esta afirmación fue posible gracias a observar el corrimiento de la radiación visible hacia el rojo, denominado en inglés, redshift.
El término redshift se emplea para denotar cuando la radiación electromagnética emitida por un cuerpo (una estrella, por ejemplo), está desplazada hacia longitudes de onda menores, producto de que dicho cuerpo se está alejando del observador.
Esto llevó a Hubble proponer una relación entre la distancia que nos separa de una galaxia, con la velocidad a lo cual se aleja. Si todo se está alejando de nosotros, implica que las galaxias del universo se separan siguiendo un patrón simple e invariable: cuanto más lejana es una galaxia, mayor es su velocidad de separación con respecto a la tierra, es decir, galaxias que están al doble de distancia se mueven al doble de velocidad; las que están al triple, se mueven tres veces más rápido, etc. Esta relación permitió estimar que tan antiguo era nuestro vecindario cósmico, unos 13.800 millones de años.
Esta expansión sugiere que en un principio toda la materia que conforma el espacio (planetas, estrellas, galaxias, etc.), se encontraba reunida en un único punto. Este punto de energía pura explotó permitiendo la formación de la materia, primeramente hidrogeno y helio, los átomos más pequeños, y a su vez el combustible de las estrellas; que posterior a su muerte, dio paso a la formación de elementos más pesados como carbono, oxigeno o hierro. Material necesario para la formación de planetas e incluso de la vida tal como la conocemos.
No obstante, a pesar de que todo cuadraba en términos físicos y matemáticos, entre la comunidad científica se presentaba cierta incertidumbre, era que si efectivamente hubo una explosión y el material se aceleró escapando del punto inicial, la velocidad de separación entre las galaxias (incluidos nosotros) debería ir aminorando con el pasar del tiempo (tiempo medido en millones de años), ¿cómo es esto?
Imagina que lanzas (verticalmente) una pelota al aire con mucha fuerza, indudablemente al inicio la aceleración es grande, sin embargo, a medida que la pelota se aleja de ti (sube), la velocidad comienza a disminuir (por acción de la gravedad, que la atrae hacia abajo), hasta que llega un punto donde es cero y posteriormente cae. Esta simple observación llevo a creer que el universo, si bien se estaba expandiendo, llegaría un punto donde la atracción mutua de las galaxias llevaría a la disminución de esta expansión, conllevando al universo a contraerse sobre sí mismo hasta el colapso en un único punto llamado “Big Crunch” (teoría del Big Crunch).
Representación esquematizada sobre la teorías sobre la formación del Universo.
No obstante, de manera inesperada en 1990 y gracias a las observaciones de estrellas lejanas denominadas Supernova Clase A, los científicos pudieron determinar que la expansión del universo, contrario a lo pensado, se estaba acelerando, es decir, que las galaxias se estaban alejando unas de otras y de manera acelerada. Esto lleva a pensar que si las galaxias se separan aceleradamente (cada vez más rápido), debe existir “algo”, una fuerza o energía en el cosmos que este empujado las galaxias unas de otras.
Actualmente, a dicha energía se le conoce con el nombre de “energía oscura”, aludiendo al hecho que no se ha podido observar en forma directa. Si dicha energía es muy grande, terminará por alejar todo de todo, convirtiendo nuestro universo en un lugar cada vez más frio “Freeze” (Big Freeze). Adicionalmente, si el universo se expande de manera acelerada, llegará un momento en el que la vida del nuestro planeta, en que nuestro cielo será cada vez más y más oscuro. Si la raza humana llegará a perdurar tanto en el tiempo, nuestras noches estrelladas pasarían a ser solo unos pocos puntos en la inmensidad del firmamento, donde las únicas visibles serían las estrellas pertenecientes a nuestra vía láctea, tampoco es para quejarse.
“by the way”, la determinación de la expansión acelerada del universo, le valió a Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess ganar el Premio Nobel de Física de 2011.
No obstante, aunque lleguemos a precisar con exactitud la edad del cosmos, y podamos sellar por la eternidad que efectivamente el Big Bang dio origen a todo, queda aún una pregunta por responder para la ciencia, ¿Qué había antes? o ¿quién es el responsable de haber colocado toda la energía del cosmos en un único y diminuto punto?