Nota del editor: el artículo "El universo podría ser 250 veces más grande de lo que es observable" provocó una discusión considerable entre nuestros lectores, y varios sugirieron que UT debería tener una serie de artículos sobre cosmología, un Cosmology 101, por así decirlo. Nuestra nueva escritora, Vanessa D’Amico, quien escribió el artículo antes mencionado, comienza hoy la serie Cosmology 101, comenzando desde el principio.
¿Cómo comenzó el universo? Es una de las preguntas más urgentes en cosmología, y probablemente una que estará presente por un tiempo. Aquí comenzaré explicando lo que los científicos piensan que saben sobre los primeros segundos formativos de la vida del universo. Lo más probable es que la historia no sea lo que piensas.
Al principio, había ... bueno, realmente no lo sabemos. Una de las ideas erróneas más frecuentes en cosmología es que el universo comenzó como una colección inmensamente pequeña e inconcebiblemente densa de material que explotó repentinamente, dando lugar al espacio tal como lo conocemos. Hay una serie de problemas con esta idea, entre los cuales se encuentra el supuesto implícito en un evento denominado el gran "estallido". En verdad, nada "golpeó". La noción de una explosión trae a la mente una marea creciente de material, llenando gradualmente el espacio a su alrededor; sin embargo, cuando nació nuestro universo, no había espacio. No hubo tiempo tampoco. No había vacío. Literalmente nada.
Entonces nació el universo. Energías extremadamente altas durante los primeros 10-43 segundos de su vida hacen que sea muy difícil para los científicos determinar algo concluyente sobre el origen del cosmos. Por supuesto, si los cosmólogos tienen razón sobre lo que creen que pudo haber sucedido después, no importa mucho. Según la teoría de la inflación, alrededor de 10-36 segundos, el universo experimentó un período de expansión exponencial. En cuestión de unas pocas milésimas de segundo, el espacio se infla por un factor de aproximadamente 1078, separando rápidamente lo que alguna vez fueron regiones adyacentes por distancias insondables y explotando pequeñas fluctuaciones cuánticas en la estructura del espacio-tiempo.
La inflación es una teoría atractiva por varias razones. En primer lugar, explica por qué observamos que el universo es homogéneo e isotrópico a gran escala, es decir, se ve igual en todas las direcciones y para todos los observadores. También explica por qué el universo visualmente parece ser plano, en lugar de curvado. Sin inflación, un universo plano requiere un conjunto extremadamente ajustado de condiciones iniciales; sin embargo, la inflación convierte este ajuste en un truco de escala. Una analogía familiar: el suelo bajo nuestros pies parece ser plano (aunque sabemos que vivimos en un planeta esférico) porque los humanos somos mucho más pequeños que la Tierra. Del mismo modo, el universo inflado es tan enorme en comparación con nuestro campo de visión local que parece ser espacialmente plano.
Según la teoría, el fin de la inflación dio paso a un universo que se parecía un poco más al que observamos hoy. La energía del vacío que impulsó la inflación se transformó de repente en un tipo diferente de energía, el tipo que podría crear partículas elementales. En este punto (solo 10-32 segundos después del nacimiento del universo), la temperatura ambiente todavía era demasiado alta para construir átomos o moléculas a partir de estas partículas; pero a medida que pasaban los segundos, el espacio se expandió y se enfrió hasta el punto en que los quarks podrían unirse y formar protones y neutrones. Los fotones de alta energía continuaron corriendo, golpeando y excitando continuamente protones y electrones cargados.
Entonces, ¿qué pasó después? ¿Cómo se convirtió esta caótica sopa de materia y radiación en la vasta extensión de estructura organizada que vemos hoy? ¿Qué le va a pasar al universo en el futuro? ¿Y cómo sabemos que esta es la forma en que se desarrolló la historia? ¡Asegúrese de consultar las próximas entregas de Cosmology 101 para obtener las respuestas a estas preguntas y más!
