Historia del tiempo

Capítulo 8 EL ORIGEN Y EL DESTINO DEL UNIVERSO
Para describir los primeros instantes del universo se ha usado el modelo llamado del big bang caliente. Conforme el universo se expande, toda materia o radiación existente en él se enfría. (Cuando el universo duplica su tamaño, su temperatura se reduce a la mitad.) A temperaturas muy altas, las partículas se estarían moviendo tan deprisa que podríanvencer cualquier atracción entre ellas debida a fuerzas nucleares o electromagnéticas. Incluso los tipos de partículas que existiesen en el universo dependerían de la temperatura. A temperaturas suficientemente altas, las partículas tendrían tanta energía que cada vez que colisionasen se producirían muchos pares partícula/antipartícula diferentes.
Un segundo después del big bang, la temperaturahabría descendido a alrededor de diez mil millones de grados (unas mil veces la temperatura en el centro del Sol). En ese momento, el universo habría contenido fundamentalmente fotones, electrones, neutrinos (partículas extremadamente ligeras que son afectadas solamente por la fuerza débil y por la gravedad) y sus antipartículas, junto con algunos protones y neutrones. A medida que el universocontinuaba expandiéndose, la mayor parte de los electrones y los antielectrones se habrían aniquilado mutuamente para producir más fotones, quedando solamente unos pocos electrones. Los neutrinos y los antineutrinos, sin embargo, no se habrían aniquilado unos a otros, porque estas partículas interaccionan entre ellas y con otras partículas muy débilmente. Todavía hoy deberían estar por ahí. Podríanser una forma de materia oscura, con suficiente atracción gravitatoria como para detener la expansión del universo y provocar que se colapse de nuevo.
Alrededor de cien segundos después del big bang, la temperatura habría descendido a mil millones de grados, que es la temperatura en el interior de las estrellas más calientes. Protones y neutrones, en base a la interacción nuclear fuerte, habríancomenzado a combinarse juntos para producir los núcleos de átomos de deuterio (hidrógeno pesado), y posteriormente de helio, y en pequeñas cantidades de litio y berilio. Los restantes neutrones se habrían desintegrado en protones.
Esta imagen de una etapa temprana caliente del universo la propuso por primera vez el científico George Gamow, en un artículo en que hizo la notable predicción de que laradiación en forma de fotones procedente de las etapas tempranas muy calientes del universo debe permanecer todavía hoy, con su temperatura reducida a sólo unos pocos grados por encima del cero absoluto. Fue esta radiación la que Penzias y Wilson encontraron en 1965. Estamos bastante seguros de que tenemos la imagen correcta, al menos a partir de aproximadamente un segundo después del big bang.Tan sólo unas horas después del big bang la producción de helio y de otros elementos se habría detenido. Después, durante el siguiente millón de años, los núcleos no tendría suficiente energía para vencer la atracción electromagnética, y habría comenzado a combinarse para formar átomos.
En regiones ligeramente más densas que la media, la expansión habría sido retardada por la atraccióngravitatoria extra, y algunas habrían empezado a colapsar de nuevo. El tirón gravitatorio podría empezar a hacerlas girar ligeramente. Finalmente, cuando la región se hiciera suficientemente pequeña, estaría girando lo suficientemente deprisa como para compensar la atracción de la gravedad, y de este modo habrían nacido las galaxias giratorias en forma de disco. Otras regiones evolucionarían hacia objetosovalados llamados galaxias elípticas. En ellas, la región dejaría de colapsarse parque partes individuales de la galaxias estarían girando de forma estable alrededor de su centro, aunque la galaxia en su conjunto no tendría rotación.
El gas de hidrógeno y helio de las galaxias se disgregaría en nubes más pequeñas que comenzarían a colapsarse debido a su propia gravedad. La temperatura del gas...