Hace 13.800 millones de años que comenzó el tiempo y espacio después de una gran explosión: el Big Bang. Pero, ¿cómo hemos llegado a esa conclusión? En esta entrega de Órbita Laika, el podcast, Eduardo Sáenz de Cabezón, matemático y presentador, y Ricardo Moure, biólogo y divulgador, estudian lo que sabemos y lo que nos queda por saber sobre el origen del universo con la cosmóloga y física teórica Licia Verde y el también físico, Enrique Fernández Borja.

Albert Einstein: la constante cosmológica

La idea de una gran explosión es relativamente reciente, no fue formulada hasta los años 40 del siglo XX. A partir de entonces recorrió un camino lleno de vicisitudes que enfrentó a sus partidarios con sus detractores. Hoy por hoy, la inmensa mayoría de los científicos dan esta teoría por buena.

Cuando Albert Einstein empezó a aplicar la ecuación de la relatividad general a todo el universo, descubrió que este podría estar en expansión o en contracción, dependiendo del contenido inicial de energía. El científico daba por hecho que el universo había existido siempre y que siempre había tenido las mismas propiedades. Pero sus ecuaciones no le decían eso. Por eso, pensó que si la gravedad genera atracción, debía existir algo que generara repulsión. Así todo quedaría en equilibrio y el universo sería estacionario. Einstein creó un nuevo concepto: la constante cosmológica.

“Los modelos cosmológicos son soluciones de la relatividad general, en la que uno se plantea cómo puede ser todo el universo, lo que se hace es que se presupone cómo se comporta el universo y de que está compuesto.

Desarrolla las ecuaciones y ve qué obtiene si el universo se expande, se contrae, si se enfría”, explica en el podcast el físico Enrique Fernández Borja.

Posteriormente, un científico ruso, Aleksandr Fridman fue un matemático y meteorólogo ruso, especializado en cosmología, se dio cuenta de que si elimina la parte de la constante cosmológica “el universo se expande o se contrae dependiendo de cuánta materia y energía contenga, por lo cual empieza lo que viene siendo el entendimiento de que nuestro universo en realidad es un ente dinámico que está haciendo cosas, que no ha estado ahí siempre en el mismo estado”.

Hasta los genios se equivocan y lo admiten

En 1929 se produce uno de los descubrimientos más importantes de la historia de la ciencia. Un astrónomo, Edwin Hubble se da cuenta de que todas las galaxias se están separando de la nuestra. “Él infiere de ahí una ley que dice que el universo se está expandiendo y además las galaxias se mueven alejándose de nosotros, tanto más rápido conforme más distancia la separan de nuestra galaxia. Eso es lo que se conoce como la ley de gravedad”, añade el físico Fernández Borja.

Ante la existencia de los resultados de Hubble, a Einstein no le quedó más remedio que admitir que la constante cosmológica había sido el mayor error de su vida.

Un universo es dinámico

Otra de las contribuciones más destacadas para sentar las bases de la cosmología observacional, más allá de proponer modelos de cómo se comporta el universo, la realizó el físico estadounidense Richard Tolman en 1931.

“Tolman empieza a pensar que si el universo está en expansión y está relleno de radiación y está relleno de materia, pues tiene que haber características como la temperatura y la densidad de esta radiación y esta materia que cambian con el tiempo. Entonces demuestra que en un universo en expansión, la densidad de energía y la temperatura de la radiación debería de crecer con el tiempo. Eso nos proporciona una imagen del universo como algo no solo que se expande, sino que sufre distintas etapas en su conformación y en su constitución”, explica el experto.

¿El universo entero surgió de un huevo?

En 1931 el astrónomo y sacerdote belga Georges Lemaître fue el primero en proponer que el universo entero habría surgido de un huevo. Partía de la base de aceptar que si el universo se está expandiendo, en el pasado tuvo que estar más contraído y que en su inicio todo estaba en un único punto. Actualmente se investiga esta teoría en los aceleradores de partículas.

Arno Penzias y Robert Wilson, dos jóvenes astrónomos estadounidenses, descubrieron por casualidad en 1964, la radiación cósmica del fondo. Un hallazgo que supone, señala Fernández Borja, “una prueba irrefutable de que nuestro universo tuvo un origen y ha pasado por distintas fases”. En 1978 Penzias y Wilson recibieron el Premio Nobel de Física por su descubrimiento accidental.

George Gamow vs Fred Hoyle

En la historia de cosmología jugó un papel clave la batalla dialéctica y mediática que libraron dos científicos: George Gamow, físico y astrónomo ucraniano nacionalizado estadounidense, y Fred Hoyle, astrofísico inglés.

Gamow era un científico imaginativo que defendía la teoría del Big Bang. Hoyle, creía que el universo era estacionario, que sus propiedades no cambian con el tiempo. “No creo en el Big Bang. Desde mi punto de vista, contiene demasiadas suposiciones. Suposiciones que están alejadas de las observaciones astronómicas”, declaró. Fue, precisamente, Fred Hoyle, quien popularizó el término Big Bang, al nombrarlo en una entrevista con la BBC, intentando ser irónico y despectivo.

La batalla intelectual comenzó a desequilibrarse en 1965 cuando el New York Times publicaba un artículo titulado ‘Señales apuntan hacia un universo de Big Bang’.

“La cosmología al día de hoy tiene un modelo bastante sencillo, que con solo seis parámetros, seis números, describe las observaciones que van desde 300 mil años después del Big Bang, hasta 13.700 millones de años después. Este es el modelo estándar de la cosmología”, explica en el podcast la doctora Licia Verde, especialista en cosmología, energía y materia oscura.

Eduardo Sáenz de Cabezón y Ricardo Moure concluyen la primera temporada de Órbita Laika, el podcast investigando el origen del universo. La cosmología ha avanzado mucho desde que Einstein publicó su relatividad general, pero queda aún muchísimo que aprender. El universo sigue escondiendo muchos misterios.