Definición de la teoría del Big Bang
Como dice la canción, ‘Todo el universo estaba en un estado denso y caliente, luego, hace casi catorce mil millones de años, comenzó la expansión. . . Antes de que The Big Bang Theory fuera un programa de televisión popular, en realidad se refería a la teoría que habla sobre cómo comenzó el universo.
La teoría del Big Bang nos dice que el universo entero estuvo condensado una vez en forma de un átomo primitivo o una masa densa. Luego, hace entre 10 mil millones y 20 mil millones de años (el momento exacto no está bloqueado actualmente), una explosión gigantesca hizo que el universo se expandiera. La densa masa, o átomo primitivo, se expandió muy rápidamente, arrojando toda la materia y energía en el vasto vacío. A medida que el universo se expandió, se enfrió y, a medida que se enfrió, los elementos comenzaron a formarse: las estrellas nacieron de los elementos más simples y las estrellas formaron galaxias. Por lo tanto, la explosión de una pequeña semilla de materia y energía se formó en el universo que conocemos hoy.
Otras teorías sobre el origen del universo
Antes de analizar la teoría del Big Bang con más detalle, echemos un vistazo a otras dos teorías que se creía que explicaban el origen del universo.
La teoría del universo oscilante
El universo oscilante o teoría cíclica, es un nombre dado a una variedad de teorías que especularon que el universo experimenta un ciclo de expansión y contracción. Los científicos de la década de 1920, incluido Albert Einstein, consideraron esta teoría como la teoría que mejor explica el origen del universo. Según esta teoría, cuando ocurrió el Big Bang por primera vez, el universo se expandió desde una pequeña mancha. El universo se expande hasta cierto punto, luego deja de expandirse y comienza a contraerse. Cuando este universo se compacta en una mota del tamaño correcto, explota de nuevo y todo el proceso se repite. Si esta teoría es correcta, no tenemos forma de saber en qué universo vivimos. Podemos estar en el universo inicial que surgió de una pequeña mancha, o podemos estar en cualquiera de los otros universos que explotaron después de que el universo se contrajo. a una pequeña mancha. Piense en el universo como un resorte. Si comprime un resorte y lo suelta, el resorte se expande, luego se contrae y luego se expande nuevamente. El resorte oscila entre una compresión completa y una expansión completa.
Teoría del estado estacionario
La teoría del estado estacionario fue propuesta en 1948 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle. Según esta teoría, el universo era, el universo es y el universo siempre será. Esta teoría propone que el universo es eterno y no tuvo principio y no tendrá fin. Se está expandiendo, pero a un ritmo muy uniforme o constante que se ve igual a gran escala. Pero si el universo se estaba expandiendo, entonces la densidad del universo debe disminuir. Si la densidad disminuye, ¿cómo puede verse igual? Los defensores de esta teoría revisaron la teoría para incluir la afirmación de que la materia se crea continuamente de la nada y, como resultado, la densidad del universo permanece constante a medida que se expande.
Teoría Inflacionaria del Universo: La Explosión que Explicó el Big Bang
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Esta figura es una ilustración de la teoría del estado estacionario. Observe que el contenido del universo se ve igual incluso cuando se expande. Es como hornear un pastel. El pastel es solo la masa calentada hasta un punto de expansión. El bizcocho horneado y la masa son del mismo material, excepto que el bizcocho es la versión expandida de la masa.
Detalles de la teoría del Big Bang
Georges LeMaitre fue un sacerdote jesuita de Bélgica que sugirió por primera vez que el universo comenzó a partir de un átomo primordial. Sin embargo, fue el astrónomo británico Fred Hoyle quien acuñó la frase Big Bang. La teoría del Big Bang se basó en la observación de que las galaxias se están alejando unas de otras. Pero, ¿cómo supieron los astrónomos que las galaxias se estaban alejando unas de otras? La respuesta vino de algo llamado efecto Doppler., que es la frecuencia cambiante de una onda según la dirección en la que se mueve. Es posible que esté familiarizado con el efecto Doppler para ondas sonoras. Si está parado en la acera y una ambulancia se le acerca con la sirena encendida, el sonido que escucha tiene un tono más alto (o frecuencia más alta) que si la ambulancia no se estuviera moviendo. De manera similar, el sonido que escucha cuando la ambulancia pasa y se aleja de usted tiene un tono más bajo (o una frecuencia más baja). Esto se llama efecto Doppler.
La luz también se considera una onda, al igual que el sonido es una onda. Por lo tanto, la luz también puede sufrir un cambio Doppler. Pero en lugar de mirar diferentes tonos de sonido, tenemos lo que se llama cambio al rojo o cambio al azul. Esta figura ilustra el efecto Doppler de la luz.
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En la figura, el sol se desplaza al azul cuando se mueve hacia el observador o se acerca al observador, y el sol se desplaza al rojo si se aleja del observador o se aleja.
Los astrónomos utilizan la espectroscopia para observar la composición de una estrella. La espectroscopía es el proceso simple de pasar luz de un objeto distante, como una estrella o una galaxia, a través de una rejilla de difracción. Una rejilla de difracción es un dispositivo que se utiliza para dividir la luz en sus componentes. Esto significa que cualquier luz que pase a través de una rejilla se separará en los colores que la componen. Cuando los astrónomos utilizaron una rejilla para observar los espectros de estrellas o galaxias, notaron que todas estaban desplazadas al rojo. La figura ilustra cómo observamos un corrimiento hacia el rojo. Se toma una imagen de referencia de laboratorio y luego se compara con los espectros de objetos a diferentes distancias de la tierra.
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Puede ver claramente cómo las líneas que se muestran en el espectro de laboratorio de línea de base se desplazan hacia el rojo más a medida que nos alejamos de la tierra. Esta observación fue clave para la formulación de la teoría del Big Bang.
La teoría del Big Bang nació para explicar el corrimiento al rojo. Según la teoría, el universo fue una vez un átomo primordial denso, caliente, como sugirió LeMaitre. Este átomo primordial no duró mucho; explotó en un evento cataclísmico llamado Big Bang. Como resultado de la explosión, toda la materia, la energía e incluso el espacio y el tiempo fueron arrojados al vasto vacío. El universo continúa expandiéndose, pero a un ritmo más lento, y desde entonces el universo se ha enfriado de los calentitos 1 billón de Kelvin a aproximadamente 3 Kelvin. Tenga en cuenta que 1 grado Celsius es equivalente a 274 Kelvin.
Evidencia del Big Bang
Ya hablamos de una pieza de evidencia del Big Bang: todas las galaxias se están alejando unas de otras, como lo muestra su corrimiento hacia el rojo. Una ilustración simple de cómo las galaxias se están alejando unas de otras involucra un globo. Antes de inflar un globo, dibuja un montón de planetas, estrellas y galaxias en el globo. Luego comienza a inflar el globo. Notarás que a medida que el globo se estira, cada objeto que dibujaste en el globo se aleja cada vez más de todos los demás objetos del globo, al igual que nuestro universo.
Otra evidencia convincente es la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR). El resplandor del CMBR se encuentra en todo el universo. Esta radiación de fondo tiene una temperatura de 3 Kelvin o -270 grados Celsius, y es el remanente de la explosión del Big Bang. De hecho, la estática que ves en los televisores es causada por la radiación sobrante del Big Bang.
Otra evidencia tiene que ver con la composición del universo. El hecho de que la composición actual del universo sea 74% de hidrógeno y aproximadamente 26% de helio respalda la afirmación de que el universo se originó en una explosión. Los elementos más pesados solo existen en pequeñas cantidades en el universo. Cuando el universo estaba caliente, la materia viajaba más rápido de lo que viajaría ahora. La materia chocaría y combinaría entre sí a velocidades rápidas. Hidrógeno combinado para formar helio. Habría sido difícil crear elementos más pesados en esas circunstancias. Como resultado, a medida que el universo se enfriaba, los elementos más ligeros habrían existido en grandes cantidades.
Teoría del Estado Estacionario: Orígenes, fundamentos y evidencia
La teoría del Big Bang deja algunas preguntas sin respuesta. Una pregunta importante es ¿qué causó el Big Bang en primer lugar? Otra pregunta importante es ¿cuál es el destino del universo? Los científicos todavía están buscando evidencia del Big Bang y tratando de formular una teoría completa del origen del universo para incluir la causa de la explosión y cómo terminará nuestro universo. Algunos especulan que el universo se expandirá para siempre; otros dicen que el universo eventualmente dejará de expandirse. Otros creen en la gran crisis , especulando que el universo eventualmente colapsará sobre sí mismo. Cualquiera que sea la respuesta, todavía estamos buscando los detalles de cómo comenzó nuestro universo y cómo terminará eventualmente.
Resumen de la lección
«Todo el universo estaba en un estado denso y caliente, luego, hace casi catorce mil millones de años, comenzó la expansión», es la primera frase del tema musical de la popular comedia de situación televisiva llamada The Big Bang Theory . Pero también existe una teoría real del Big Bang que especula que el universo comenzó con la explosión de un átomo primordial muy caliente y muy denso. Sí, las teorías actuales especulan que el universo comenzó con la explosión de un átomo primordial muy caliente y muy denso hace unos 10 a 20 mil millones de años. Como resultado, todo el contenido del universo, incluida la materia, la energía, el espacio y el tiempo, se desplegó en el gran vacío.
El Big Bang, un término acuñado por Fred Hoyle, se probó esencialmente mediante el uso de la espectroscopia , que es el proceso de pasar la luz de un objeto distante, como una estrella o una galaxia, a través de una rejilla de difracción. Y, una rejilla de defracción es un dispositivo que se utiliza para dividir la luz en sus componentes, inspirada en el efecto Doppler , o la frecuencia cambiante de una onda según la dirección en la que se mueve, y se aplica a las ondas de luz.
La teoría en sí fue iniciada por George LeMaitre , un sacerdote jesuita de Bélgica. Ha habido muchas teorías que rodean la teoría del Big Bang, como la teoría del Universo Oscilante , que es un nombre dado a una variedad de teorías que especulaban que el universo experimenta un ciclo de expansión y contracción, y la teoría del Estado Estacionario que afirmaba que el universo fue, el universo es y el universo siempre será. Por último, está la teoría del Big Crunch , que es una teoría que sugiere que el universo eventualmente colapsará sobre sí mismo. La verdad es que los científicos no lo saben, pero es una de las preguntas más importantes a las que muchos buscan respuestas.
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