En cosmología física, la teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión es un modelo científicoque trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal. Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de Friedmann- Lemaître - Robertson - Walker. El término "Big Bang" se utiliza tanto para referirse específicamente al momento en el que se inició la expansión observable del Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo.
APROXIMADAMENTE diez años antes del descubrimiento de la expansión del Universo, el físico Albert Einstein había desarrollado su teoría general de la relatividad. Como parte de las aplicaciones a su teoría, Einstein elaboró un modelo matemático del Universo que no aceptaba como solución un Universo estático y exigía que el Universo estuviese en contracción o bien en expansión. Einstein encontró este resultado poco satisfactorio y, para evitar confrontarlo, introdujo en sus ecuaciones un término arbitrario, la constante cosmológica, que permitía que el modelo diera como solución un Universo estático.
Años después, cuando Einstein se enteró del resultado de las observaciones de Hubble, reconoció que sus ecuaciones en la forma original eran más adecuadas para describir el Universo y llamó a la introducción de la constante cosmológica, "el más grande error de mi vida".
Varios de los físicos y matemáticos más destacados de los años treinta como el abate Georges Lemaître, dedicaron gran parte de su tiempo a la elaboración de modelos matemáticos que explicaran por qué se expande el Universo. La mayoría de los modelos coinciden en la necesidad de una explosión en el pasado remoto. Llegar a esta conclusión no es difícil.
Si echamos imaginariamente a andar el tiempo en reversa, encontramos que, como las galaxias se alejan entre sí (véase la Fig. 25), en el pasado estaban más cercanas. Si continuamos echando a andar el tiempo para atrás, alcanzamos un momento en que las galaxias, hoy tan separadas, comenzarían a tocarse. Finalmente, llegaríamos a un momento en que toda la masa del Universo se encontraría concentrada en un volumen relativamente pequeño. Como conocemos la velocidad con que se separan entre sí las galaxias, es posible estimar cuánto tiempo hace desde que se encontraban tan juntas y comprimidas que no tenían identidad propia, puesto que el Universo era entonces homogéneo y bien mezclado. El tiempo transcurrido es de alrededor de 15 mil millones de años. Esto suena a mucho, pero hay que recordar que el Sol y el sistema planetario se formaron hace 5 mil millones de años, cuando el Universo tenía ya 10 mil millones de años de formado. O sea que el Sol tiene una edad considerable, aproximadamente una tercera parte de la edad del Universo.
Figura 25. Como el universo se halla en expansión, se concluye que en el pasado era más compacto. Hace quince mil millones de años, todo el Universo se hallaba concentrado en una pequeña región de alta densidad y temperatura.
Fue de aquel núcleo primigenio que el Universo se originó hace 15 mil millones de años en una violenta explosión. El gas, originalmente muy caliente y homogéneo, fue expandiéndose velozmente. Poco a poco fue enfriándose y de él fueron formándose grumos de gigantescas proporciones. Debido a la atracción gravitacional, estos grumos de gas fueron contrayéndose para formar las galaxias. Este proceso de formación de las galaxias concluyó cinco mil millones de años después de la Gran Explosión. Una vez formadas las galaxias, entre ellas la nuestra, se inició en cada una el proceso de subdivisión que lleva a la formación de soles individuales. Es conveniente señalar que la historia del Universo incluye cuatro momentos muy importantes para nosotros que están separados entre sí por aproximadamente 5 mil millones de años. Estos momentos son:
El último momento marcado sólo tiene de importancia ser nuestro punto de referencia.
Pero la prueba de fuego de una buena teoría es hacer una buena predicción. Las buenas teorías no sólo deben explicar lo que ya se conoce sino deben predecir fenómenos que nuevos experimentos comprobarán.
La teoría de la Gran Explosión incluía una gran predicción que se pudo comprobar finalmente hace menos de veinte años. En 1948 el físico de origen ruso, George Gamow, trabajando dentro del marco del modelo de la Gran Explosión, hizo notar que el intenso calor de la explosión debió haber producido grandes cantidades de radiación electromagnética que debería estar presente en el Universo. Gamow también predijo que dicha radiación estaría ahora en la forma de ondas de radio muy débiles. En aquel entonces, las técnicas de detección de ondas de radio no eran lo suficientemente sensitivas para medir dicha radiación. La predicción de Gamow cayó en el olvido.
Afortunadamente, a partir de los años cincuenta se desarrolló vigorosamente la radioastronomía. En lugar de captar y medir luz visible, los radioastrónomos estudian las ondas de radio que emiten ciertos objetos en el Universo como los pulsares, los cuasares, y los máseres circunestelares. Son muchas las contribuciones que a la ciencia ha hecho la radioastronomía, tales como el descubrimiento de los tres tipos de objetos mencionados. Pero la contribución más importante sería la detección accidental de la radiación producida por la Gran Explosión y que Gamow había predicho se podría medir en la forma de ondas de radio.
En 1965 los radioastrónomos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson utilizaban un radiotelescopio muy sensitivo para medir ondas de radio que pudieran entorpecer la telecomunicación vía satélite. (véase la Fig. 26) Para su desconcierto, encontraron que el sensitivo aparato registraba un exceso de ondas de radio que no podían atribuir a algo conocido. En una conversación informaron de este descubrimiento a un colega, y éste les dio a conocer la predicción de Gamow. La radiación que queda como testimonio de la Gran Explosión ha sido medida a diferentes frecuencias (véase la Fig. 27) y su intensidad tiene precisamente la forma predicha por el modelo de la Gran Explosión. Por su descubrimiento, fortuito pero fundamental, Penzias y Wilson compartieron el premio Nobel de Física de 1978.
Figura 26. El radiotelescopio con el que Penzias y Wilson detectaron la radiación fósil producto de la Gran Explosión.
Figura 27. Como lo predice la teoría, la radiación fósil tiene la dependencia espectral de un cuerpo negro a la temperatura de 3 grados absolutos. Por eso se le conoce también como radiación de fondo de 3 grados.
¿Se expandirá el Universo por siempre? Su expansión depende de la cantidad de masa que contiene. La fuerza de atracción gravitacional entre las galaxias produce una desaceleración de la expansión. Sin embargo, si la masa del Universo está formada sólo por las galaxias, la fuerza de atracción gravitacional nunca logrará detener la expansión y evolucionaremos hacia un Universo cada vez más vacío. Por otra parte, si existiera una gran cantidad de materia invisible en el Universo, la atracción gravitacional ganaría la batalla y en el futuro lejano la expansión se detendría y de hecho comenzaría el Universo a contraerse.
¿Existen estas grandes cantidades de materia invisible? Hasta hace muy poco se creía que no, lo cual parecía condenar al Universo a expanderse por siempre. Pero ahora se especula sobre una posible nueva fuente de masa. Durante la Gran Explosión se produjeron grandes cantidades de partículas físicas llamadas neutrinos. Se creía que éstos, como los fotones, no tenían masa. Pero ciertos experimentos sugieren que el neutrino sí podría tener masa, con lo que estaría contribuyendo a detener la expansión del Universo.
Características de los cuerpos cósmicos
El fundamento de todas las ciencias físicas es la medición. En la Astronomía el avance logrado se debe a que se han podido medir cantidades como el tamaño, la masa y la distancia de los diferentes cuerpos que observamos en el Universo.
Un cuerpo celeste (o cósmico) es un objeto de origen natural perteneciente al espacio.
Tipo de los cuerpos celestes o cósmicos:
Estrellas.
Planetas
Asteroides
Satélites
Cometas
Nebulosas planetarias
Hoyos negros.
Todo cuerpo en el universo emite radiaciones infrarrojas, la emisión electromagnética de los cuerpos celestes es muy variada. Algunos cuerpos, como las estrellas, generan su propia emisión, otros emiten la luz que reflejan, pero todos se encuentran por encima del cero absoluto.
Al iniciar la vida de una estrella (protoestrella) el calor de su interior procede de la energía gravitacional, cuando ya se le considera estrella se inicia la transmutación del hidrógeno en helio, después se convertirá en una gigante roja (de gran tamaño y más fría), el siguiente paso es ser una nebulosa planetaria y terminará como una enana blanca o como una supernova.
Nuestra galaxia con forma de lente convexa, forma parte del Grupo Local. El sistema solar se encuentra en uno de los brazos de la espiral a unos 30,000 años luz del centro y a unos 20,000 del extremo.
La astronomía es la ciencia que estudia la localización, los movimientos, la composición, el estado físico y la evolución de los cuerpos celestes, y en general, de toda la materia existente en el universo.
Su aplicación viene llevándose acabo desde hace varios siglos, muchas civilizaciones antiguas realizaban estudios sobre los astros, otras, vieron en ellos sus Dioses.
La admiración al cielo es algo que no escapa de nadie, es algo que crea cuestiones en todos, y la astronomía intenta encontrar estas respuestas.
En la astronomía encontraremos estudios de toda clase, se analiza la materia en su estado más pequeño, hasta en enormes e inimaginables masas. Hablamos de cuerpos tan enormes, que la astronomía puede solamente dedicarse a la observación de ellos, y no así a experimentar.
Pero no sólo se dedica a observar y analizar los cuerpos celestes, sino que también la astronomía intenta encontrar el origen del universo, además –por si fuera poco- pretende conocer lo que fue, lo que es, y lo que será.
La astronomía es una ciencia de enormes campos y que requiere muchos conocimientos físicos, matemáticos y mucha, mucha observación. Tanto es así que existen muchos astrónomos aficionados que han realizado importantes avances en la astronomía.
Bibliografia: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/01/html/sec_12.html
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