4 aclaraciones sobre la historia del universo

James Peebles

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Ciertas declaraciones de James Peebles, reciente Premio Nobel de física, han despertado mucha polémica, a pesar de que lo que ha dicho no es nuevo, pues los físicos teóricos llevan mucho tiempo afirmando precisamente lo mismo.

La teoría del Big Bang la propuso en 1931 Georges Lemaître, prolongando hacia el pasado de la ley de Hubble-Lemaître. En 1948, Ralph Alpher y Robert Herman predijeron que, si la teoría del Big Bang es correcta, debe existir una radiación cósmica de fondo con una temperatura próxima a 5 Kelvin. En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la existencia de dicha radiación cósmica, cuya temperatura resultó ser de 2,72548 Kelvin. La temperatura es exactamente igual en todas direcciones, salvo por dos efectos que provocan pequeñas diferencias, que en ningún caso modifican más allá de la tercera cifra decimal.

La radiación cósmica de fondo representa la distancia más grande en el universo que podemos detectar directamente. Cualquier cosa que se encuentre más lejos está oculta, pues el universo estaba entonces en estado de plasma y era opaco, por lo que no podemos verlo. La situación se parece a lo que nos pasa con el sol, del que sólo podemos ver la superficie, pues el interior es opaco y fuera de nuestro alcance, sólo podemos hacer deducciones sobre él.

El nombre de la teoría del Big Bang se lo puso en burla su opositor Fred Hoyle en 1950. El nombre cuajó porque a sus partidarios les gustó, aunque no era muy apropiado, porque la palabra Bang (Pum, en español) da a entender que lo que ocurrió entonces fue algo parecido a una explosión, lo que ha dado lugar a numerosos equívocos. Un nombre más apropiado para el Big Bang, que no despierta ideas erróneas, es la singularidad inicial.

Veamos algunas aclaraciones al respecto:

1. La expansión del universo, que comenzó en lo que se llama incorrectamente Big Bang, no se parece al resultado de una explosión. No hay en el universo objetos (galaxias) lanzados al espacio a cierta velocidad por un impulso inicial, y que se apartan unos de otros. Es el espacio mismo el que se expande. Si todas las galaxias estuvieran en perfecto reposo, aún así se apartarían unas de otras, porque el espacio que las separa se está alargando. Y lo hace por igual en todas direcciones. No hay, por consiguiente, un centro del universo del que todas las galaxias se aparten.


2. Una buena manera de imaginar lo que ocurre con el espacio, es pensar en la superficie de un globo terráqueo hinchable. Mientras el globo se hincha, cada punto del mapa se va apartando de los otros a velocidad creciente en función de la distancia que los separa, no porque los puntos geográficos se aparten unos de otros activamente, sino porque el espacio mismo (la superficie del globo) aumenta de tamaño. Este es un modelo en dos dimensiones de lo que ocurre en el universo en tres dimensiones. Nótese que en la superficie de ese globo tampoco habrá un centro del que todos los demás puntos se aparten.


3. En realidad, las galaxias no están en reposo perfecto. La atracción gravitatoria de unas hacia otras las hace moverse por el espacio. Así, nuestra galaxia (la Vía Láctea) y la galaxia de Andrómeda se mueven una hacia otra a la velocidad de unos 100 km/seg, de modo que es posible que ambas choquen y se fusionen dentro de algunos miles de millones de años. Y el conjunto del grupo local de galaxias, al que pertenecen estas dos galaxias gigantes, se ve atraído por una agrupación aun mayor de galaxias (el cúmulo de Virgo), que a su vez forma parte del supercúmulo de Laniakea.


Además de todos estos movimientos, propios de nuestra galaxia, tenemos que añadir algunos más, que afectan a la Tierra:
• La Tierra gira alrededor de su eje a una velocidad de 0,465 km/seg en el ecuador.
• La Tierra gira alrededor del sol a una velocidad de unos 30 km/seg.
• El sol gira alrededor del centro de la galaxia de la Vía Láctea, arrastrando a la Tierra a una velocidad de unos 220 km/seg.
• La galaxia de la Vía Láctea y todo el grupo local se mueven, atraídos por otras galaxias, a una velocidad de unos 600 km/seg respecto a la radiación cósmica de fondo.
4. Como resultado de todos estos movimientos, que se oponen unos a otros y se compensan parcialmente, la Tierra se mueve respecto a la radiación cósmica de fondo a una velocidad de unos 360 km/seg. El efecto de este movimiento es que una parte de esa radiación (la parte hacia la que nos dirigimos) aparece ligeramente más caliente, mientras la parte contraria parece un poco más fría. La figura adjunta, sacada de este artículo, muestra este efecto, que afecta a la tercera cifra decimal de la temperatura de la radiación cósmica de fondo. La figura amplifica el efecto, tiñendo de amarillo la zona donde la temperatura es más alta (2,728K) y de azul la zona donde es más baja (2,722K).

Radiación Cósmica de Fondo de Microondas

Una vez eliminado este efecto, aún se observan pequeñas diferencias en la temperatura de la radiación de fondo que afectan a la quinta cifra significativa. Esas diferencias representan variaciones reales de la propia radiación de fondo, que corresponden a zonas donde el plasma que se hace visible en ella era ligeramente más denso o ligeramente menos denso que las zonas circundantes. A esas diferencias iniciales mínimas se atribuye hoy la existencia de las galaxias.

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Manuel Alfonseca
Agradezco a Jordi Marjanedas, que me sugirió este artículo