Big bang universo primitivo

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Hace unos 13.800 millones de años, el Big Bang dio origen a todo, en todas partes y en todo momento: todo el Universo conocido. ¿Qué causó el Big Bang? ¿Qué ocurrió en ese primer momento al principio del Big Bang? ¿Cuándo se formaron las primeras estrellas?

Por un lado, el origen del Universo fue incomprensiblemente pequeño, en dimensiones mucho más diminutas que las de las partículas subatómicas más pequeñas conocidas, y se transformó por completo en un periodo inconmensurablemente breve, mucho más corto que cualquier escala de tiempo observable. Por otro lado, las densidades y temperaturas eran extraordinariamente grandes, muy superiores a cualquier cosa existente en el Universo actual.

Las grandes nubes de hidrógeno emiten ondas de radio a una frecuencia determinada.    Los astrónomos estudian la señal para pesar las galaxias “cercanas” y medir su movimiento en el espacio.    Para estudiar la lejana edad oscura cósmica, LEDA trabaja con un radiotelescopio hecho a medida para identificar las señales correspondientes del hidrógeno generadas al final de la edad oscura, menos de 100 millones de años después del Big Bang o menos del 1% de la edad del Universo. La señal será muy, muy débil, pero su estudio permitirá determinar cómo se formaron las primeras estructuras a gran escala del universo y las primeras estructuras a pequeña escala: estrellas y agujeros negros.

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Skip to main content¡Rebajas navideñas!Compra ahora¡Rebajas navideñas!Compra ahoraEl CÚSCULO DE LA GALaxia es representativo de cómo era el universo cuando tenía el 60 por ciento de su edad actual. El telescopio espacial Hubble captó la imagen enfocando el cúmulo mientras completaba 10 órbitas. Esta imagen es una de las exposiciones más largas y nítidas jamás producidas. Varias parejas de galaxias parecen estar atrapadas en el campo gravitatorio de la otra. Este tipo de interacciones raramente se encuentran en cúmulos cercanos y son una prueba de que el universo está evolucionando. Anuncio

Nota del Editor (10/8/19): El cosmólogo James Peebles ganó el Premio Nobel de Física 2019 por sus contribuciones a las teorías sobre cómo comenzó y evolucionó nuestro universo. Describe estas ideas en este artículo, que coescribió para Scientific American en 1994.

En un instante determinado, hace unos 15.000 millones de años, toda la materia y la energía que podemos observar, concentradas en una región más pequeña que una moneda de diez centavos, comenzaron a expandirse y enfriarse a un ritmo increíblemente rápido. Cuando la temperatura descendió a 100 millones de veces la del núcleo del Sol, las fuerzas de la naturaleza adquirieron sus propiedades actuales y las partículas elementales conocidas como quarks vagaban libremente en un mar de energía. Cuando el universo se había expandido 1.000 veces más, toda la materia que podemos medir llenaba una región del tamaño del sistema solar.

Eric lerner

En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que las distancias a las galaxias lejanas eran proporcionales a su desplazamiento al rojo. El desplazamiento al rojo se produce cuando una fuente de luz se aleja de su observador: la longitud de onda aparente de la luz se estira por efecto Doppler hacia la parte roja del espectro. La observación de Hubble implicaba que las galaxias lejanas se alejaban de nosotros, ya que las galaxias más lejanas tenían las velocidades aparentes más rápidas. Si las galaxias se alejan de nosotros, razonó Hubble, en algún momento del pasado debieron de estar agrupadas.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo era extremadamente caliente y denso. Al enfriarse, se dieron las condiciones idóneas para que surgieran los componentes básicos de la materia: los quarks y electrones de los que estamos hechos. Unas millonésimas de segundo más tarde, los quarks se agregaron para producir protones y neutrones. En cuestión de minutos, estos protones y neutrones se combinaron en núcleos. A medida que el universo seguía expandiéndose y enfriándose, las cosas empezaron a suceder más lentamente. Los electrones tardaron 380.000 años en quedar atrapados en órbitas alrededor de los núcleos, formando los primeros átomos. Éstos eran principalmente helio e hidrógeno, que siguen siendo con diferencia los elementos más abundantes del universo. Las observaciones actuales sugieren que las primeras estrellas se formaron a partir de nubes de gas unos 150-200 millones de años después del Big Bang. Desde entonces, los átomos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el hierro, se han producido continuamente en el corazón de las estrellas y han sido catapultados por todo el universo en espectaculares explosiones estelares llamadas supernovas.

Antes del Big Bang

¿Por qué un potente observatorio infrarrojo es clave para ver las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo? ¿Por qué queremos ver las primeras estrellas y galaxias que se formaron? Una de las razones es… ¡que aún no lo hemos hecho! Los satélites de microondas COBE y WMAP vieron la huella de calor dejada por el Big Bang unos 380.000 años después de que se produjera. Pero en ese momento no había estrellas ni galaxias. De hecho, el universo era un lugar bastante oscuro.

Después del Big Bang, el universo era como una sopa caliente de partículas (protones, neutrones y electrones). Cuando el universo comenzó a enfriarse, los protones y neutrones empezaron a combinarse en átomos ionizados de hidrógeno (y, finalmente, algo de helio). Estos átomos ionizados de hidrógeno y helio atrajeron electrones, convirtiéndolos en átomos neutros, lo que permitió que la luz viajara libremente por primera vez, ya que esta luz ya no se dispersaba por los electrones libres. El universo ya no era opaco. Sin embargo, aún pasaría algún tiempo (¡quizás hasta unos cientos de millones de años después del Big Bang!) antes de que empezaran a formarse las primeras fuentes de luz, poniendo fin a la edad oscura cósmica. No se sabe exactamente qué aspecto tenía la primera luz del universo (es decir, las estrellas que fusionaron los átomos de hidrógeno existentes en más helio) ni cuándo se formaron estas primeras estrellas. Éstas son algunas de las preguntas que Webb pretende responder. Véase también nuestra entrevista con John Mather sobre el Big Bang.