La Teoría del Big Bang es un modelo que explica el origen del universo tal y como lo conocemos. Su desarrollo se remonta a los años 1920 cuando matemáticos como Georges Lemaître dió los primeros pasos para la construcción de una teoría del universo en expansión.

A partir de entonces, son muchos los científicos alrededor del mundo que han aportado nuevos conocimientos para entender la formación del universo, entre ellos, se encuentran los laureados con el Premio Nobel de Física 2019.

Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Science pretende explicar los mecanismos que hicieron posible el Big Bang, y con ello, toda la energía oscura, materia oscura y materia bariónica que existe hoy en día. Pero para lograr entender la importancia de este estudio, es necesario tener en cuenta algunas primeras consideraciones.

¿Qué es la Teoría del Big Bang?

La Teoría del Big Bang, o Gran Explosión es la teoría principal que explica el origen del universo. Supone que el universo se formó a partir de un denso y caliente punto (conocido como singularidad), que se fue expandiendo y formando las galaxias y estrellas que vemos hoy.

De acuerdo con las teorías físicas, un segundo después del Big Bang el universo era un mar caliente de neutrones, protones, neutrinos, fotones y antimateria. Con el tiempo, toda esta materia caliente se iba enfriando y algunas partículas como los neutrones, se desintegraban en protones y electrones. Otras, en cambio, se combinaban para formar deuterio, un isótopo del hidrógeno.

La Era de la Recombinación

Mientras el universo se expandía y se enfriaba, se llegaba a la temperatura adecuada para que los electrones se combinaran con los protones formando átomos neutros, en un período conocido como la Era de la Recombinación.

Según señala el portal de la NASA, antes de que se llegara a formar los átomos, el universo como tal habría sido opaco, ya que, de la misma manera que la luz solar dispersa las gotas de agua en las nubes, así mismo los electrones dispersan a las partículas de luz (fotones) en el comienzo del universo.

Solo cuando los electrones libres llegaron a formar átomos neutros el Universo se hizo transparente. Los fotones remanentes que quedaron de la Era de la Recombinación son los que producen la Radiación de Fondo de Microondas, la cual aún puede ser detectada con equipos sensibles a la radiación.

Era de recombinacion y Big bang
Antes de la recombinación la luz no viajaba grandes distancias porque era dispersada por los electrones libres. Después que se formaron los átomos la luz alcanzó mayores distancias

La Radiación de Fondo de Microondas no solo nos dice cómo fue el universo en sus comienzos, también aporta información sobre su composición, del cual, sabemos que se distribuye en un 68% de energía oscura, 27% de materia oscura y el restante 5% apenas es lo que conocemos y podemos ver.

Actualmente existe un número de modelos físicos y propuestas teóricas para explicar el origen la naturaleza que se observa después del Big Bang, como La Teoría de la Gravedad Emergente para la Materia Oscura, y el Modelo Estándar de Partículas, para la Materia Bariónica. Pero ¿Qué hay del Origen Big Bang? ¿Cómo comenzó?

Origen físico del Big Bang

Según los Investigadores de la Universidad Central de Florida, el origen del Big Bang tiene una física similar a la de las grandes explosiones estelares, conocidas como supernovas.

Para estudiar estas explosiones a escalas y posibilidades terrestres, los científicos observan la evolución y reacción de una llama a cinco veces la velocidad del sonido, en los métodos de propulsión a chorro hipersónico.

Entre ensayo y error, los investigadores dicen haber definido los criterios para conducir una llama que autogenere su propia turbulencia, acelere espontáneamente y finalmente haga una trasición hacia la detonación.

Evolución de una llama turbulenta y transición a una detonación en una mezcla de metano-aire.
Crédito: Alexei Y. Poludnenko, Jessica Chambers, Kareem Ahmed, Vadim N. Gamezo, Brian D. Taylor, Rendering by the U.S. Department of Defense High Performance Computing Modernization Program Data Analysis and Assessment Center

Para lograr la detonación, es necesario aplicar la cantidad correcta de turbulencia a una llama no confinada, hasta que se autoperpetúe. En este momento, la llama comienza a quemar la energía producto de la turbulencia y conduce a una explosión de supernova hipersónica.

Este descubrimiento se realizó utilizando un tubo de choque turbulento que permite crear y analizar explosiones en un entorno controlado. Para medir las energías y velocidades, se utilizaron láseres y cámaras de ultra velocidad que permitieron determinar cuándo la llama se convierte en una reacción hipersónica.

Formación de choque espontáneo por turbulencia en una llama termonuclear. Crédito: Alexei Y. Poludnenko, Jessica Chambers, Kareem Ahmed, Vadim N. Gamezo, Brian D. Taylor, Rendering by the U.S. Department of Defense High Performance Computing Modernization Program Data Analysis and Assessment Center

Este descubrimiento significa un paso más hacia la comprensión del Universo.

Con información de: Phys.org y NASA Science

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