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Nuevos Telescopios permiten acercarnos un  poco más al mismísimo momento del Big Bang

Creada01-05-2017
Modificada17-05-2017
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Reseña del Documental En Busca del Big Bang de la serie Desmontando el Cosmos

A la Caza del Big Bang

El mayor misterio del Universo es su propio origen.

Desde que la humanidad miró por primera vez las estrellas intentamos  saber qué son y como llegaron a estar allí. La invención de los telescopios y otras tecnologías de observación nos han permitido avanzar en la resolución de este misterio.

Una nueva generación de telescopios y radiotelescopios, algunos situados en órbita sobre la Tierra, promete nuevos descubrimientos que podrían acercarnos a VER las primeras estrellas del Universo, y comprender cómo éste ha llegado a existir.

Una Ventana al Pasado del Universo

Observar las estrellas es mirar el Pasado.

Dado que la luz de las estrellas viaja a una velocidad limitada a 300 Mm/s, no vemos las estrellas tal como son hoy en día, sino tal como eran cuando la luz partió de ellas en nuestra dirección.

Las galaxias más lejanas que hemos podido ver son también las más antiguas. Las vemos tal como eran hace 13 Ga.

¿Podríamos llegar a ver la luz más antigua de todas, nacida en el fulgor del Big Bang que dio origen a nuestro Universo?

Las Primeras Galaxias

Galaxia EspiralLas galaxias actuales tienen una compleja estructura compuesta por un núcleo de viejas estrellas rojas con un disco de estrellas jóvenes de diversos tamaños y colores organizadas en varios brazos espirales. Entre las estrellas hay nubes de gas y polvo, y creemos que en el centro de todas las galaxias existe un Agujero Negro Supermasivo.

Así son ahora, pero ¿cómo eran las primeras galaxias, poco después del Big Bang?

Observar una luz tan antigua tiene una dificultad, y es que desde que fue emitida el Universo se ha seguido expandiendo y con él las longitudes de onda de la luz también se han expandido en la misma proporción, así que la luz visible se ha alargado tanto que ahora la recibimos con una longitud de onda en el espectro del Infrarrojo.

El Telescopio Espacial James Webb está preparado para observar esa luz y captar con nitidez la estructura de galaxias existentes apenas 500 Ma dBB.

El Universo Virtual

Podríamos intentar ver aún más lejos, luz más antigua procedente del mismo instante del Big Bang, pero 300 Ma dBB la luz parece acabarse. No detectamos ninguna luz anterior a esa fecha.

Ya que no podemos VER cómo era el Universo en sus primeros instantes después del Big Bang, se utilizan simulaciones informáticas en las que a partir de unos datos iniciales y programando el comportamiento de la física se intenta ver cómo evoluciona el modelo hasta la época actual.

Con estas simulaciones hemos comprobado que la masa de las partículas que forman estrellas y galaxias hacen que estas se agrupen en zonas más densas dejando otras zonas casi vacías, de forma muy similar al aspecto real del universo actual, pero el proceso es mucho más lento que en la realidad. Según los modelos informáticos, el estado actual del Universo no se conseguiría hasta mucho más tarde.

Probando distintos parámetros, en una de las simulaciones se ha conseguido un modelo que al llegar a los 13'8 Ga sí tiene el aspecto del Universo actual, pero para ello se ha tenido que introducir una masa 6 veces mayor que la que podemos ver.

Si de una galaxia eliminamos el Gas, el Polvo, los Asteroides, los Planetas y las Estrellas, no debería quedar nada, pero parece que sí queda algo, algo invisible que no podemos ver pero que pesa 6 veces más que lo que vemos.

A esa sustancia fantasma que sólo podemos suponer que existe, la llamamos Materia Oscura.

En las altiplanicies de Chile se está construyendo el LSST, un observatorio que estudiará las galaxias más lejanas que podemos ver, pero también la forma en que los rayos de luz procedentes de ellas resultan distorsionados por las masas gravitatorias que haya en su camino. Esas masas actúan como una lente irregular, y el análisis de las distorsiones de la imagen nos permitirá apreciar cuánta masa hay, aparte de la visible, en el Universo.

Las Primeras Estrellas

Las primeras estrellas aparecieron unos 200 Ma dBB, pero por entonces el Universo era opaco, repleto de una densa nube de gas, y resulta imposible ver su luz por medios ópticos.

Desde entonces el Universo se ha expandido hasta tener más de 30 veces su tamaño original.

Si suponemos, como hago yo, que la expansión del Universo es constante, la expansión de las distancias desde 200 Ma dBB hasta hoy, 13.800 Ma dBB, es de 69, no de 30. Pero eso son distancias. El volumen ha aumentado el cubo de esa magnitud, 328.500. El Universo actual tiene un volumen 328.500 veces mayor que el que tenía entonces.

La luz emitida entonces se ha expandido en la misma proporción y hoy en día la recibimos con una longitud de onda mucho más larga, en el espectro de las Ondas de Radio.

En el desierto de California se han instalado 280 antenas de radio de onda larga con el fin de captar esas débiles señales y, por medio de un superordenador, cotejarlas para construir una imagen de cómo es la nube de gas que existía entre las primeras estrellas del Universo.

Hace 13.700 Ma, 100 Ma dBB, el Universo era una nube de gas envuelta en la oscuridad. Con el tiempo esas nubes de gas, atraída por su propia fuerza de gravedad, se comprimieron en gigantescas esferas de gas hasta que la presión en su interior fue suficiente para fusionar los átomos y encenderse las primeras estrellas, gigantes azules. Su radiación lumínica empujó las nubes de gas abriendo los primeros espacios vacíos y transparentes a través de los cuales la luz pudiera viajar sin obstáculos.

Las antenas de radio instaladas en California intentan captar esa radiación lumínica, expandida hoy hasta la longitud de ondas de radio. Es una radiación muy débil, un millón de veces más débil que la radiación de las estrellas de nuestra propia galaxia. Se requiere una gran cantidad de procesamiento para eliminar todas las ondas de radio de fuentes cercanas y lo que quede será la radiación que buscamos. Y gracias a ella podremos saber cómo era la nube de gas original y en qué momento se despejó lo suficiente para dejar pasar la luz de las estrellas.

El Caldo Primigenio

¿De dónde salió esa nube?

¿Podríamos acercarnos aún más al instante del Big Bang?

Ni con telescopios ópticos ni con radiotelescopios ni con ningún mecanismo de observación electromagnética podríamos hacerlo.

En el Laboratorio Nacional de Brookhaven, Nueva York, se intenta reproducir una minúscula fracción del cómo era el Universo una millonésima de segundo después del Big Bang. En él hay dos aceleradores magnéticos que hacen girar en sentido inverso núcleos atómicos de oro hasta alcanzar una velocidad cercana a la de la luz. Después se hacen chocar esos átomos y se observa lo que ocurre.

Al chocar los dos densos átomos de oro se forma una materia primordial muy densa y caliente, semejante a cómo era el Universo una millonésima de segundo después del Big Bang.

En ese instante aún no existían átomos. TODO el Universo era un denso y supercaliente caldo de materia primordial. En menos de un segundo esta materia se enfría y cuaja en una nube de partículas. 380.000 años más tarde se forman átomos simples en un estallido de energía, formando una nube de Hidrógeno que se sigue expandiendo y enfriando durante al menos 100 Millones de años.

Las Huellas de la Inflación

Un nuevo tipo de telescopio colgando de un globo que subirá a 37 Km sobre el suelo, casi el límite de la atmósfera, intentará captar la radiación procedente de una billonésima de trillonésima de segundo después del Big Bang.

El firmamento está repleto de radiaciones. Si eliminamos las procedentes de fuentes conocidas, estrellas, galaxias, púlsares y otras, lo que queda es la Radiación de Fondo de Microondas, una instantánea del momento en que se formaron los primeros átomos del Universo.

Oculta en esta instantánea pueden encontrarse pistas sobre un suceso muy anterior, la Inflación.

Según las últimas teorías cosmológicas, el Universo comenzó siendo un punto infinitesimal que contenía todas las partículas que forman nuestros cuerpos, todos los planetas, estrellas, Agujeros Negros y Galaxias del Universo. Este punto infinitesimal se expandió más rápido que la velocidad de la luz antes de moderar su velocidad hasta el ritmo al que se expande hoy en día.

Este telescopio buscará en esta instantánea una pauta característica, un juego de líneas y espirales que, según los cálculos más avanzados de cosmólogos y físicos, indicará si la inflación tuvo realmente lugar, y podrá confirmar esa teoría.

Y eso nos mostrará cómo era el Universo una billonésima de trillonésima de segundo después del Big Bang.

Antes del Big Bang

¿Podemos llegar aún más lejos? ¿Podemos llegar a ver o calcular cómo era el Universo en el momento justo del Big Bang?

Ningún instrumento humano, ningún experimento concebible, es capaz de responder a esta pregunta. Hasta las matemáticas más avanzadas fallan cuando intentamos aplicarlas al instante del Big Bang.

Lo único que podemos hacer es Imaginar.

Para muchos físicos, el Big Bang es el instante inicial del Espacio y del Tiempo. Antes del Big Bang no existían ni el Espacio ni el Tiempo, por lo que carece de sentido especular sobre el Antes.

El Antes no existía.

Pero otros físicos imaginan que tal vez sí existía algo, algo que no entendemos ni somos capaces de imaginar, pero de lo que surgió nuestro Universo.

Hablamos de Dimensiones, de fuerzas desconocidas, de estados inimaginables.

Tal vez antes del Big Bang existieron otros Universos, similares o muy distintos.

Nuestro Universo, al cabo de 13'8 Ga desde el Big Bang, es como lo vemos, y se está expandiendo. Dentro de miles de Ga todas las estrellas se habrán apagado, las galaxias se habrán disuelto, y hasta los últimos supervivientes, los Agujeros Negros, habrán desaparecido. Y el Universo se habrá expandido tanto que, si quedan partículas, estas vagarán por un espacio frío y vacío sin encontrar a ninguna otra partícula a la que saludar.

Pero tal vez en algún sitio dos partículas se encontrarán y de su choque se produzca una serie de sucesos que den lugar a un Nuevo Universo.

En mi opinión

¡Uff!

Un magnífico documental que muestra los últimos descubrimientos y teorías sobre el Big Bang y los primeros instantes del Universo.

Quien haya leído algunos de mis artículos sobre este apasionante tema verá que no comparto algunas de estas teorías, como la Inflación y el Origen del Tiempo.

YO CREO que antes del Big Bang sí existía algo, y existía el tiempo y pasaban cosas. Y hace 13'8 Ga se produjo un suceso que creó una pequeña burbuja que se expandió, como una onda en un estanque, hasta formar nuestro Universo actual. Nosotros vivimos en esa burbuja. No en el interior, sino en la superficie, una superficie de tres dimensiones.

Pero, en fin, si os interesa mi opinión podréis haceros una idea en La Ciencia del Big Bang. Si no, espero que este documental os parezca interesante. No dejéis de verlo.

Ver Ficha de En Busca del Big Bang de la serie Desmontando el Cosmos

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