¿Cómo sabemos que el Big Bang realmente ocurrió?

Uno de los logros de la ciencia más asombroso de todos los tiempos fue el descubrimiento el siglo pasado de que nuestro Universo tuvo un inicio, y no cualquier inicio, sino que uno bastante violento, originando en un punto y expandiéndose hasta lo que experimentamos hoy día. 



Pero, ¿cómo dedujeron las científicos ese evento al que hoy llamamos el Big Bang? 


Iniciemos nuestra travesía con un prisma. Un prisma no es más que un pedazo de cristal cortado en forma de triángulo que tiene la curiosa particularidad de que si dejamos que entre luz blanca por uno de sus lados (como por ejemplo, un rayo de luz del sol por un pequeño agujero en una ventana de una habitación totalmente oscura), por el otro lado del prisma lo que emerge no es el mismo rayo de luz blanca, sino que sorpresivamente, un arcoiris. 


Sucede, como explicó Isaac Newton, que la luz que normalmente creemos es blanca en realidad es un compuesto de los distintos colores del "espectro". El prisma entonces "descompone" la luz blanca entre sus distintos colores constituyentes. 
El arcoiris es un buen ejemplo de este fenómeno. Cuando la luz de Sol atraviesa por las pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre, estas actúan como un prisma descomponiendo la luz proveniente de nuestra estrella en los diferentes colores que la componen. 





Como todos saben, existen diferentes tipos de átomos. Por ejemplo átomos de Hidrógeno, Hierro, Carbón, etc. Y en términos generales, lo que diferencia a un átomo de otro no es más que la cantidad de electrones, protones y neutrones que cada tipo de átomo contiene 

Ahora bien, sucede que los elementos que generan luz, como el Sol, están compuestos de átomos, y esos átomos emiten un patrón diferente en el arcoiris generado dependiendo del tipo de átomo, de forma cada átomo genera una especie de "código de barra" que visualmente se detecta como una serie de rayas negras y coloreadas sobre el arcoiris, con un dispositivo llamado un espectrómetro óptico o espectroscopio, que es un instrumento que entre otras cosas, sirve para medir la longitud de onda de la luz.
 




Ok, pero qué tiene esto que ver con el Big Bang. Bueno, no seas impaciente ya llegaremos a eso. Pero primero un último concepto que nos ayudará a unir todas las piezas. 

¿Han notado alguna vez, al estar al lado de una carretera, que el sonido emitido por un auto que se mueve a gran velocidad es diferente cuanto este se nos acerca que cuando este se nos aleja? Incluso podemos notar el cambio justo cuando el auto nos pasa frente a nosotros. Ese fenómeno se llama el Efecto Doppler, y ocurre no solo con sonidos que se nos acercan y alejan rápidamente, sino que también ocurre con rayos de luz. La diferencia siendo que mientras con sonidos lo que experimentamos es un cambio en la "nota musical" del sonido, con la luz lo que ocurre es un cambio en la longitud de onda de la fuente de luz (para ser más claro, si fuese el sol, notaríamos un cambio en el color del arcoiris al hacer la medición correspondiente) 

Resulta que los objetos en el cosmos como galaxias o estrellas emiten luz en forma de ondas electromagnéticas. 






A medida que dichas ondas viajan hacia la Tierra a lo largo de millones de años, el Universo continúa su expansión, estirando las ondas en el proceso. El color rojo tiene la longitud de onda más larga de la luz visible, de manera que las ondas de luz se estiran hacia el extremo rojo del espectro. Esto se conoce como desplazamiento al rojo. 

De esta forma, cualquier incremento en la longitud de onda se llama "Corrimiento hacia el rojo". 
En cambio, el decrecimiento en la longitud de onda es llamado corrimiento al azul. 

Para decirlo de forma más simple, un objeto que se nos acerque muy rápidamente (y noten que en este caso hablamos de altas velocidades, (decenas o centenares de miles de kilómetros por hora) notaremos que su espectro de color tiende a el azul, mientras que un objeto que se nos aleja, al al color rojo. 

Pues bien, como dijimos antes, cada átomo genera una especie de "código de barra" que visualmente se detecta como una serie de rayas negras o "líneas espectrales" (denominación que se le da al patrón de código de barra generado por un espectrómetro que mide la luz de un objeto).
 





Pues vamos al asunto





Sucede asombrosamente que los científicos notaron que cuando miden la luz del mismo tipo de átomo proveniente de distintas galaxias lejanas, que aunque el patrón (es decir, su "código de barra" ) no cambia, que hay una cosa que sí cambia: El código de barra tiende a aparecer en el lado más rojo del espectro, y no solo eso, sino que mientras más lejana la galaxia, más "rojo" el resultado. 

Notaron que si medían la luz de dos galaxias a situadas a diferentes distancias de la tierra, y luego de cierto tiempo volvñian a medirla. La galaxia más lejana experimentaba un mayor "corrimiento hacia el rojo" 

¿Qué significa eso? Pues para el legendario astrónomo Edwin Hubble (en cuyo honor se nombró el Telescopio Espacial Hubble), eso solo podía significar una cosa por simple lógica y deducción: Mientras más lejanas están las galaxias de nosotros, más rápido se alejan 





Esa simple observación fue uno de los más grandes hitos intelectuales de la humanidad, porque no solo demostró que nuestro Universo no es estático (como erróneamente creía el mismo Albert Einstein, quien después admitió haber estado equivocado al respecto), sino que además nos decía tres cosas alucinantemente asombrosas: La primera, que nuestro Universo está en expansión, la segunda, que la expansión se está acelerando cada vez más, y la tercera y más espectacular de todas, que nuestro Universo tuvo que tener un inicio en un punto bastante definido. 

Pero, ¿cómo se puede deducir que nuestro Universo tuvo un inicio, un Big Bang, en base a esa observación? Pues he aquí un ejemplo: Digamos que estamos en el medio de un desierto, con una cámara que puede grabar en cámara lenta, y lo que grabamos es la explosión de una inmensa granada. Sin embargo, y para hacer el ejemplo más interesante, asumamos que presionamos el botón de grabar un poco tarde, por lo que solo grabamos el final de la explosión. 

Cuando vemos el video grabado, notaremos que se ven pedazos volando por todas partes, y lamentamos el no poder haber grabado el inicio de la explosión, para así poder ver su origen. 

Sin embargo, se nos ocurre una idea: ¿Qué tal si reproducimos el video al revés? Al verlos al revés y en cámara lenta notamos algo curioso: los pedazos que volaban por el aire en todas direcciones ahora parecen como si se estuvieran uniendo hacia un punto en particular, y aunque no tenemos el video desde el inicio, podemos deducir no solo que lo que grabamos ciertamente tuvo un origen, sino que incluso estimar en dónde fue ese origen. 

Pues aplicando el mismo concepto al hecho de que las galaxias están todas alejándose unas de otras, los científicos han podido deducir que entonces en algún momento estas galaxias estuvieron "unidas", o en otras palabras, que provinieron de un mismo punto. Pero no solo eso, sino que se ha podido calcular, con una precisión sorprendente, cúando fue que ocurrió ese evento, y el dato nos da unos 13,730 millones de años (con un margen de error de unos 120 millones de años). 

Así que como ven, el Big Bang no es solo una teoría, sino que un efecto real y medible con un instrumento tan sencillo como un espectroscopio. 

Es importante entender que aunque algún día se descubra que vivimos (por ejemplo) en un "universo cíclico" en donde el Universo se expande, llega a un límite, y se contrae y repite el ciclo, o incluso si se descubre que realmente vivimos en un multi-verso en donde nuestro universo es solo uno entre una posible infinidad, que este resultado del Big Bang no se invalida, ya que todos esos escenarios son compatibles con la expansión del universo que medimos.
 






Pero, que tal si estuvieramos equivocados? 




Si bien la mayoría de los científicos tienen la firme creencia de que el universo se expande y por lo tanto debe haber comenzado como un único punto infinítamente denso. Todavía existe una gran posibilidad de que la teoría esté equivocada. Todavía no explican cómo es que se creo toda esa energía de la nada. Según las leyes de la física "nada se crea ni nada se destruye, todo se transforma", por lo tanto, es este sentido la teoría viola una ley física fundamental. 

Lo cierto es que tal vez, el universo es muchas veces más grande de lo que pensamos. Inclusive podría ser infinito como planteó Einstein en un principio ya que no tenemos pruebas irrefutables de que el infinito sea sólo una expresión matemática y no una realidad tangible. Creo que la idea de algo infinito es muy complicada de asimilar para nuestro cerebro. Pero que nosotros no concibamos la idea, no quiere decir que haya que descartarla automáticamente. 
AUSENCIA DE EVIDENCIA, NO ES EVIDENCIA DE AUSENCIA. Compartí esta frase en mi perfil hace tiempo aun sigue ahí ya que creo que va cargada de sentido común y sensatez. 

Por otra parte y volviendo al tema, si el universo se expande, debe tener un espacio en donde expandirse. 

La más lógica deducción que se desprende de esta hipótesis es que el universo esté muy alejado de los datos científicos en cuanto a su tamaño o su edad. 

Entonces ¿Cuál es el verdadero tamaño del Universo? 

El verdadero tamaño del universo es para la ciencia actual totalmente imposible se conocer 

Podríamos conocer el tamaño global del universo si de algún modo tuviéramos acceso a una perspectiva global, supracósmica, lo que implicaría contemplar el universo como un todo, es decir, desde el exterior del propio universo, lo cual obviamente es imposible: no existe ninguna "perspectiva supracósmica" ni existe algún "exterior del universo" ya que no tenemos ni la más remota idea de lo que hay más allá del universo observable. 







Exploremos ahora algunas de las teorías planteadas por los científicos menos ortodoxos. 

La siguiente teoría plantea que el universo podría haber nacido a partir de la explosión de un agujero negro originado en un ?Universo mayor? de cuatro dimensiones. 






En su artículo llamado ?Fuera del agujero negro: Un origen holográfico para el Big Bang? el astrofísico del Instituto Perimeter de Física Teórica Niayesh Afshord y sus compañeros explicaron que el universo donde se encuentra la Tierra podría haber nacido a partir de la explosión de un agujero negro de otro más grande de cuatro dimensiones. nuestro universo no serían más que los restos. 

Esta nueva teoría, que refutaría el Big Bang, parte de la idea de Afshordi que revela que el universo tridimensional en el que vivimos no es más que una membrana que flota a través de un ?Universo mayor? que tiene cuatro dimensiones espaciales. 
La teoría estándar es que el universo creció de un punto infinitamente denso o singularidad, la cual según Afshord es una de sus limitaciones. ?Es difícil predecir qué habría producido un universo teniendo una temperatura casi uniforme, ya que debido a la edad del universo (unos 13,800 millones años) no le daría suficiente tiempo para llegar a una temperatura equilibrada.? 
La mayoría de los cosmólogos dicen que el universo se debió haber ido expandiendo más rápido que la velocidad de la luz para que esto sucediera, pero Afshordi dice que la teoría tiene problemas: ?El Big Bang fue tan caótico, que no es claro si habría habido incluso una pequeña región homogénea para que la inflación empezara a funcionar?. 
?Los astrónomos midieron la expansión del universo y la extrapolaron concluyendo que el universo debe haber comenzado con un Big Bang, pero eso es sólo un espejismo?, agrego. 

Esto es lo que los físicos proponen: 
El modelo que construyeron tiene un universo en tres dimensiones, flotando como una membrana (o brana), en un ?universo mayor? que tiene cuatro dimensiones. (Sí, esto causa dolor de cabeza, así que puede ser que sea más fácil de pensar de forma temporal en la membrana como de dos dimensiones y el ?universo mayor? en tres dimensiones.) 
Así pues, si este ?universo mayor? tiene estrellas de cuatro dimensiones, estas estrellas podrían pasar por los mismos ciclos de vida que las de tres dimensiones que nos son más familiares. Las más masivas estallarían como supernovas, desgarrando su superficie y colapsando internamente como un agujero negro. 
El agujero negro 4-D tendría un ?horizonte de sucesos? al igual que los de 3-D que nos son más familiares. El horizonte de sucesos es el límite entre el interior y el exterior en un agujero negro. Hay muchas teorías de lo que sucede en el interior de un agujero negro, aunque nunca se ha observado nada. 
En un universo 3-D, el horizonte de sucesos aparece como una superficie de dos dimensiones. Por lo tanto en un universo 4-D, el horizonte de sucesos sería un objeto de 3-D llamado hiperesfera. 
Así que, básicamente, lo que el modelo dice es que cuando las estrellas 4-D colapsan, con el material sobrante crearían una membrana 3-D que rodea a un horizonte de sucesos 3-D y luego se expande. 
Esto se desprende de las observaciones de que el universo está en expansión (y de hecho es cada vez más rápido a medida que se expande, posiblemente debido a la misteriosa energía oscura), por lo que la nueva teoría dice que la expansión se deriva del crecimiento de esta membrana 3-D. Sin embargo, existe al menos una limitación. 
Aunque el modelo no explica por qué el universo tiene una temperatura casi uniforme, refieren que el universo 4-D habría existido por mucho más tiempo para lograrlo. Un telescopio de la Agencia Espacial Europea llamado Planck, ha mapeado recientemente pequeñas variaciones de temperatura en el fondo cósmico, que se cree, serían restos de los inicios del universo. 








Otros científicos, lo plantean de la siguiente manera, agregando además las consecuencias físicas de la expansión del universo 

Nuestro universo, tal como si fuera una onda expansiva, se ha alejado durante 13.700 MM de años desde su centro, un centro situado en una cuarta dimensión, en una dirección que nosotros, seres tridimensionales, no podemos ver ni señalar. 

La forma en que nuestro universo se expande tiene una consecuencia inmediata, y es que la distancia entre dos puntos cualesquiera de la onda aumenta de forma constante, aún estando inmóviles cada uno en su lugar respectivo. Y aumenta más rápido mientras más alejados están entre sí. 
Desde cualquier punto del universo tendremos la impresión de que las galaxias lejanas se alejan de nosotros, y cuanto más lejos están más rápido se alejan, pero es una sensación errónea. Dos galaxias pueden estar detenidas en el espacio y, a pesar de estar detenidas, la distancia entre ellas estará aumentando. Y puede llegar un momento en que una galaxia lo bastante lejana a nosotros, aún estando detenida en el espacio, parecerá alejarse a una velocidad superior a la de la luz. Y, aún así, su luz, tarde o temprano, llegará hasta nosotros. 

Con otra salvedad, que como la cantidad de energía de la onda es cada vez menor, la velocidad de la luz disminuye con la edad del universo, de forma muy leve, tanto que en miles de años apenas notaremos una minúscula diferencia, pero sí lo suficiente para que al ver hoy la luz emitida por galaxias muy lejanas y antiguas, tan antiguas que en aquella época la velocidad de la luz era sensiblemente superior a la actual, tengamos la errónea impresión de que las galaxias más lejanas parecen estar acelerándose, cuando en realidad la velocidad a la que crece la distancia entre dos galaxias determinadas será siempre constante. 

Y, por último, la trayectoria que sigue la luz desde una galaxia lejana hasta nosotros es una línea recta dentro de las tres dimensiones que componen el espacio en que vivimos, pero es una línea curva en el espacio tetradimensional por el que viajamos. Tal como una línea recta dibujada sobre la superficie terrestre es recta en las dos dimensiones de la superficie planetaria pero está curvada alrededor de un punto, el centro del planeta, situado fuera de la superficie planetaria, en una dirección que, si existieran seres bidimensionales viviendo en la superficie del planeta, ellos no serían capaces de mirar, señalar con sus dedos, ni siquiera comprender, tal como nosotros, seres tridimensionales, no podemos mirar, señalar o imaginar una dirección situada en una cuarta dimensión. 


Y aún más, como nuestro universo se está expandiendo, la curva seguida por la luz emitida desde una galaxia sigue una trayectoria que tampoco es circular, sino una espiral logarítmica, una espiral que se va haciendo más y más grande conforme se expande el universo. Así, la distancia recorrida por la luz desde una galaxia lejana hasta nosotros es un segmento de espiral logarítmica, que siempre es más largo que la curva circular de origen, por lo que la aplicación de los cálculos de distancias de galaxias lejanas nos pueden dar la impresión de que el universo se expande cada vez más rápido. Tal como ya se ha dicho antes, en el caso de la disminución de la velocidad de la luz, esa también es una impresión errónea, pero mientras no entendamos realmente cuál es la naturaleza exacta del universo, todos los cálculos que hagamos sobre su edad y tamaño estarán sesgados erróneamente. 
Es más, siendo la trayectoria de los rayos de luz una espiral logarítmica, eso significa que la luz procedente de galaxias situadas en el extremo opuesto de nuestro universo tarde o temprano llegará hasta nosotros, aún cuando la distancia entre esas galaxias y nosotros esté aumentando mucho más rápido que la velocidad de la luz. Cuando nuestros telescopios tengan la capacidad de observar esas galaxias, su luz tendrá un desplazamiento tal que nos parecerá que se están alejando de nosotros mucho más rápido que la velocidad de la luz, a pesar de lo cual su luz habrá llegado hasta nosotros en un plazo perfectamente previsible de tiempo. 
Si esta imagen del universo se confirma, muchos de los cálculos realizados tendrán que rehacerse, posiblemente la edad del universo sea de algo menos de la estimada hasta ahora, también su tamaño, y la velocidad de la luz sería muchísimo más grande en los primeros segundos desde el Big Bang, aunque su velocidad disminuya de forma inversamente exponencial, por lo que en la actualidad disminuye con tanta lentitud que las pequeñas discrepancias que hayamos detectado han podido ser confundidas con errores de los instrumentos de medida. 
Asímismo, la distancia a las galaxias más lejanas deberán recalcularse teniendo en cuenta que la luz ha seguido una trayectoria no recta ni circular, sino de espiral logarítmica, lo que nos permitirá corregir la opinión ampliamente extendida de que la expansión del universo se está acelerando. 
ESO es el Universo. Mejor dicho, Nuestro Universo. Un espacio de tres dimensiones que se expande como una onda a través de una ?superficie?, una membrana, de cuatro dimensiones, y su interacción con las otras dimensiones del espacio son las que generan las fuerzas gravitatorias, electromagnéticas y nucleares que ponen orden en el caos cuántico del universo. 




Expansión del espacio en el universo


Trayectoria espiral de la luz en el universo







Para finalizar no queda más que decir que nos falta saber mucho del Universo pero que lamentablemente quizá habrá cosas que jamás vayamos a saber (como el verdadero tamaño del Universo Global), sólo el tiempo lo dirá. 
El Universo Local es gigantesco y nosotros ocupamos sólo una pequeña parte de él, pero a su vez, el Universo Local sólo ocupa lo que posiblemente es una gugoldésima (1 / (1×10 elevado a100)) parte del Universo Global, el verdadero tamaño de Universo. 



FIN DEL POST



Fuentes: 
http://www.unocero.com/2013/09/23/postulan-nueva-teoria-del-origen-del-universo/
http://www.academia.edu/4225092/La_cultura_transversal_web
¿Cómo sabemos que el Big Bang realmente ocurrió?
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21 Comentarios ¿Cómo sabemos que el Big Bang realmente ocurrió?
wauuu  buen super post
@juanco_20 Muchas gracias mi amigo!! Saludos
Gracias. Buen post.
 
@phkinetics Gracias a ti amigo por pasar y comentar. Saludos!!
QUIEN SE CREE ESTA ESTUPIDES DEL BIGBAN SEGURO QUE DESDE UNA COSITA PEQUE?
xperia92: menos mal que el mundo ha evolucionadado. Por gente como tu, con pensamiento creacionista pproveniente especialmente del cristianismo, es que el mundo se ha atrazado en 1000 a?
jajajajajjjajajajajajajaja q ignorancia la de la gente, y para aclarar algo mas es muy cierto esto del big bang, pero este mismo esta englobado en la teor?
deberias cerrar los comentarios, ya empiezan con el forobardeo entre ellos :s
Cita Romirodri: Mostrar
YA QUE HABLAN TANTO DE DONDE SALIO LA PARTICULA QUE CREO EL BIG BANG? DE LA NADAAAA JAJAJAJA ENTONCES LA NADA NO EXISTE, Y SI EXISTIERA DE DONDE SALIO UN UNIVERSO OSCURO VACIO ANTES DEL BIGBANG DEJENME DE JODER JAJAJAJA .
me encanta el universo gran post...
estos post deber?
@ciscoit Si no es esto que es cientifico deberias creer que se formo de otra manera incluso mas mistica e irreal para nosotros que esa, a lo mejor pensas que estamos en la matrix???? Pero la atrix tambien deberia tener una creacion y habria que llegar a un comienzo que seria imposible llegar, hay cosas que no llegamos a comprender, no significa que no existan, busca desde tu existencia hasta tratar de llegar al punto del comienzo y vas a ver que no vas a llegar y te vas a volver loco....
Excelente y sumamente, apasionante gracias por esta lectura
xperia 92: He aqu?
Muy buen post...
Bueno muchas gracias a todos por los comentarios. Hac?
muy interesante. Gracias por el post y por mencionar las fuentes  
@akula1997 Gracia a vos compa!! Abrazo!!
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