historia del universo

Cosmología: la historia del Universo


I. Un siglo de Cosmología.
Eduard Salvador Solé y Alberto Manrique Oliva – Universitat de Barcelona
 
La historia de la cosmología moderna arranca a principios del siglo XX. Por aquella época se debatía sobre la posibilidad de que nuestra Galaxia, la Vía Láctea, contuviera todas las estrellas presentes en el Universo y que, fuera de ella, tan sólohubiera un gran vacío cósmico (el Gran Debate). Hacia los años 30, el astrónomo americanoEdwin Hubble (1899-1953) sentó las bases empíricas de la cosmología actual al descubrir que algunas nebulosas, como Andrómeda, no eran nubes de gas situadas entre las estrellas, sino otros sistemas estelares parecidos a la Vía Láctea, externos a la misma. Al intentar determinar la distancia a esos objetos, quepasaron a llamarsegalaxias, Hubble realizó al poco tiempo otro notable descubrimiento: el espectro de la luz procedente de las galaxias estaba tanto más corrido hacia el rojo cuanto menor era su luminosidad aparente (Ley de Hubble). Interpretando dicho corrimiento al rojo como debido al efecto Doppler, eso indicaba que las galaxias se alejaban de la Vía Láctea a una velocidad proporcional a sudistancia.
 

 
Con esos dos descubrimientos nuestra concepción del Universo sufría una revolución semejante a la producida en el siglo XVI con Copérnico. El Universo pasaba a estar lleno de galaxias distribuidas uniformemente hasta los confines del espacio y alejándose las unas de las otras como si el Universo estuviera expandiéndose a idéntico ritmo en todas partes. Evidentemente las galaxias nodejaban de atraerse las unas a las otras por efecto de la gravedad, por lo que dicha expansión debía ir frenándose lentamente con el paso del tiempo (ver apartado II).
 
Para determinar la posible evolución del Universo se requería pues una teoría gravitatoria. Por desgracia la teoría de la Gravitación Universal de Newton era insuficiente, pero pocos años antes Albert Einstein (1879-1955) habíadesarrollado una nueva teoría, la Relatividad General (RG) que sí permitía ese estudio (ver apdo. II).
El primer modelo cosmológico desarrollado por Einstein antes de que Hubble descubriera las galaxias y su movimiento de recesión, suponía que el Universo era estático. Para que esto fuera posible Einstein había tenido que incluir la llamada constante cosmológica en sus ecuaciones de la RG a finde que hubiera una fuerza repulsiva de origen geométrico capaz de compensar la atracción debida al contenido en masa y energía del Universo. Cuando más tarde quedó claro que el universo no era estático, Einstein se apresuró a borrar la famosa constante cosmológica de todas sus ecuaciones sin sospechar que con el tiempo volvería a ser necesaria (ver apdos. II y IV).
 

  
 
Los primeros modelosde un Universo homogéneo en evolución utilizando la RG sin constante cosmológica se deben al matemático y meteorólogo ruso Alexander Friedman (1888-1925) quien desgraciadamente murió al poco tiempo de proponerlos. Estos modelos fueron retomados tras unos años por el clérigo belga George Lemaître(1894-1966) quien se interesó en las posibles consecuencias de una fase temprana en la historia delUniverso en la que la densidad cósmica habría sido comparable a la de los núcleos atómicos (modelo del átomo primitivo). Según este modelo el Universo tendría una edad finita y habría estado expandiéndose desde un instante inicial de densidad infinita. Precisamente la idea de que el Universo tuviera un inicio en el tiempo no gustaba a la mayoría de los científicos coetáneos a Lemaître que preferíanla idea de un Universo eterno e inmutable, sin lugar para una posible Creación. Por este motivo, el modelo cosmológico preferido por aquel tiempo era otro, el llamado modelo estacionario propuesto por el astrónomo británico Fred Hoyle (1915-2003) y colaboradores, según el cual el universo se expandía conforme a la Ley de Hubble pero nada cambiaba debido a que la disminución en la densidad cósmica...