CIENCIAS vs FILOSOFÍA: Evidencias del Big Bang

Hola! Somos Daniel y Vanesa del Instituto IES Monte Castelo de 1º de Bac. Escribimos esta entrada para hablar de las evidencias del Big Bang.

Se entiende por Big Bang el estado de alta densidad y temperatura que dio origen al universo obsevable.

El calificativo de Big Bang(Gran Explosión) fue creación del astrónomo británico ya fallecido Fred Hoyle en los años cincuenta como termino descalificativo a este modelo de universo (Fred Hoyle había sido uno de los creadores del Estado Estacionario).

Hay una confusión habitual y es pensar en el Big Bang como en una singularidad incial, como un punto del que surgió el universo entero. El modelo del Big Bang es mucho más modesto que eso y sólo es una extrapolación de nuestro universo en el pasado durante un tiempo infinito. de un modelo alternativo conocido como un Estado Estacionario).

Son 3 las evidencias que demuestran la teoría del Big Bang. Éstas son: la expansión del universo que se expresa en la Ley de Hubble y que se puede apreciar en el corrimiento el rojo de las galaxias, las medidas detalladas del fondo cósmico de microondas, y la abundancia de elementos ligeros. Además, la función de correlación de la estructura a gran escala del universo encaja con la teoría del Big Bang.

Expansión expresada en la ley de hubble : Observando los cuasáres y Galaxias lejanas, se desprendió la idea de que estos objetos experimentan un corrimiento hacia el rojo, lo que quiere decir que la luz que emiten se ha desplazado proporcionalmente hacia ondas de longitudes más largas. Se comprueba tomando el espectro de los objetos y comparando, después, el patrón espectroscópico de las líneas de emisión o absorción correspondientes a átomos de los elementos que interactúan con la radiación. Aquí podemos observar cierto corrimiento hacia el rojo, que se explica por una velocidad recesional correspondiente al efecto Doppler (llamado así por el austría Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador) en la radiación.

Ecuación: $v=H_0 \cdot D \,$

Radiación cósmica de fondo : Una de las predicciones de la teoría del Big Bang es la existencia de la radiación cósmica de fondo, radiación de fondo de microondas.

El universo temprano, debido a su alta temperatura, se habría llenado de luz emitida por sus otros componentes. Mientras el universo se enfriaba debido a la expansión, su temperatura habría caído por debajo de 3.000 K. Por encima de esta temperatura, los electrones y protones están separados, haciendo el universo opaco a la luz. Por debajo de los 3.000 K se forman los átomos, permitiendo el paso de la luz a través del gas del universo. Esto es lo que se conoce como disociación de fotones.

La radiación en este momento habría tenido el espectro del cuerpo negro y habría viajado libremente durante el resto de vida del universo, sufriendo un corrimiento hacia el rojo como consecuencia de la expansión de Hubble.

Esto hace variar el espectro del cuerpo negro de 3.345 K a un espectro del cuerpo negro con una temperatura mucho menor. La radiación, vista desde cualquier punto del universo, parecerá provenir de todas las direcciones en el espacio

Imagen de la radiación de fondo de microondas.

Abundancia de elementos primordiales : Se puede calcular, usando la teoría del Big Bang, la concentración de helio -4, helio -3, deuterio y litio -7.1 en el universo como proporciones con respecto a la cantidad de hidrógeno normal, H. Todas las abundancias dependen de un solo parámetro: la razón entre fotones y variones, que por su parte puede calcularse independientemente a partir de la estructura detallada de la radiación cósmica de fondo.

Evolución y distribución galáctica : Las observaciones detalladas de la morfología y estructura de las galaxias y cuásares proporcionan una fuerte evidencia del Big Bang. La combinación de las observaciones con la teoría sugiere que los primeros cuásares y galaxias se formaron hace alrededor de mil millones de años después del Big Bang, y desde ese momento se han estado formando estructuras más grandes, como los cúmulos de galaxias y los supercúmulos. Las galaxias lejanas son muy diferentes a las galaxias cercanas devido a que las poblaciones de estrellas han ido envejeciendo y evolucionando. Las galaxias formadas hace relativamente poco, son muy similares a las que se formaron a distancias similares poco después del Big Bang. Estas observaciones son argumentos sólidos en contra de la teoría del estado estacionario.

Otras evidencias : La edad del Universo estimada por la expansión de Hubble, concuerda en gran medida con las edades de las estrellas mas viejas, midiendo a ambos con la teoría de la evolución estelar de los cúmulos globulares y a través de la fecha radiométrica individual en las estrellas de la segunda Población. 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, como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo.

Si queréis más información sobre las evidencias del Big Bang, mirad este video: