La teoría del Big Bang es el modelo cosmológico predominante que explica la existencia del universo observable desde los primeros períodos conocidos hasta su posterior evolución a gran escala. [1] [2] [3] El modelo describe cómo se expandió el universo desde un estado inicial de alta densidad y temperatura , [4] y ofrece una explicación completa para una amplia gama de fenómenos observados, incluida la abundancia de elementos ligeros , la radiación de fondo cósmico de microondas ( CMB) , yestructura a gran escala .
Fundamentalmente, la teoría es compatible con la ley de Hubble-Lemaître: la observación de que cuanto más lejos está una galaxia , más rápido se aleja de la Tierra. Extrapolando esta expansión cósmica hacia atrás en el tiempo usando las leyes conocidas de la física , la teoría describe un cosmos cada vez más concentrado precedido por una singularidad en la que el espacio y el tiempo pierden significado (típicamente llamada "la singularidad del Big Bang"). [5] Las mediciones detalladas de la tasa de expansión del universo sitúan la singularidad del Big Bang hace unos 13 800 millones de años, lo que se considera la edad del universo .[6]
Después de su expansión inicial, un evento que en sí mismo suele llamarse "el Big Bang", el universo se enfrió lo suficiente como para permitir la formación de partículas subatómicas y, posteriormente, átomos . Nubes gigantes de estos elementos primordiales, en su mayoría hidrógeno , con algo de helio y litio , se unieron más tarde a través de la gravedad , formando estrellas y galaxias tempranas, cuyos descendientes son visibles hoy. Además de estos materiales de construcción primordiales, los astrónomos observan los efectos gravitatorios de una materia oscura desconocida que rodea las galaxias. La mayor parte del potencial gravitacionalen el universo parece estar en esta forma, y la teoría del Big Bang y varias observaciones indican que este exceso de potencial gravitacional no es creado por la materia bariónica , como los átomos normales. Las mediciones de los desplazamientos al rojo de las supernovas indican que la expansión del universo se está acelerando , una observación atribuida a la existencia de la energía oscura . [7]
Georges Lemaître notó por primera vez en 1927 que un universo en expansión podría rastrearse en el tiempo hasta un punto único de origen, al que llamó el "átomo primitivo". Edwin Hubble confirmó a través del análisis de los desplazamientos al rojo galácticos en 1929 que las galaxias se están separando; esta es una evidencia observacional importante para un universo en expansión. Durante varias décadas, la comunidad científica estuvo dividida entre los partidarios del Big Bang y el modelo de estado estacionario rival , que ofrecían explicaciones para la expansión observada, pero el modelo de estado estacionario estipulaba un universo eterno en contraste con la edad finita del Big Bang. En 1964, se descubrió el CMB, lo que convenció a muchos cosmólogos de que la teoría del estado estacionario erafalsificado , [8] ya que, a diferencia de la teoría del estado estacionario , el Big Bang caliente predijo una radiación de fondo uniforme en todo el universo causada por las altas temperaturas y densidades en el pasado lejano. Una amplia gama de evidencia empírica favorece fuertemente el Big Bang, que ahora es esencialmente aceptado universalmente. [9]
La teoría del Big Bang ofrece una explicación completa para una amplia gama de fenómenos observados, incluida la abundancia de los elementos ligeros , el CMB , la estructura a gran escala y la ley de Hubble . [10] La teoría depende de dos supuestos principales: la universalidad de las leyes físicas y el principio cosmológico . La universalidad de las leyes físicas es uno de los principios subyacentes de la teoría de la relatividad . El principio cosmológico establece que, a gran escala, el universo es homogéneo e isótropo , y parece igual en todas las direcciones, independientemente de la ubicación. [11]