El Big Bang
El cielo de la noche presenta al espectador con una imagen de un universo tranquilo e inmutable. Así que el 1929 el descubrimiento de Edwin Hubble de que el universo es, de hecho, expandiéndose a gran velocidad era revolucionario.Hubble observó que las galaxias fuera de nuestra propia Vía Láctea estaban alejando de nosotros, cada uno a una velocidad proporcional a su distancia de nosotros. Se dio cuenta rápidamente lo que esto significaba que debe haber habido un instante en el tiempo (ahora se sabe que hace unos 14 mil años) en todo el Universo estaba contenido en un único punto en el espacio. El Universo debe haber nacido en este único hecho violento que llegó a ser conocido como el "Big Bang".
Los astrónomos se combinan los modelos matemáticos con las observaciones para desarrollar teorías viables de cómo el Universo llegó a ser. Los fundamentos matemáticos de la teoría del Big Bang incluyen teoría general de Einstein de la relatividad junto con las teorías estándar de partículas fundamentales. Hoy la nave espacial de la NASA, como el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer de continuar la obra de Edwin Hubble para medir la expansión del Universo.Uno de los objetivos ha sido durante mucho tiempo para decidir si el universo se expandirá para siempre, o si va a dejar algún día, dar la vuelta, y el colapso en un "Big Crunch?"
La radiación de fondo
De acuerdo con las teorías de la física, si tuviéramos que mirar el Universo un segundo después del Big Bang, lo que veríamos es un mar de 10 mil millones de grado de neutrones, protones, electrones, anti-electrones (positrones), fotones, y neutrinos. Luego, a medida que pasaba el tiempo, veríamos el Universo frío, los neutrones, ya sea en descomposición en protones y electrones o combinar con los protones para que el deuterio (un isótopo del hidrógeno).Como continuó enfriándose, eventualmente llegar a la temperatura a la que los electrones combinados con núcleos para formar átomos neutros. Antes se produjo este "recombinación", el Universo habría sido opaco debido a que los electrones libres se habrían causado luz (fotones) que dispersan la luz solar forma dispersa de las gotitas de agua en las nubes. Pero cuando los electrones libres fueron absorbidos para formar átomos neutros, el universo de repente se volvió transparente. Esos mismos fotones - el resplandor del Big Bang conocida como radiación cósmica de fondo - se pueden observar hoy en día.
Misiones de estudio radiación cósmica de fondo
La NASA ha puesto en marcha dos misiones para estudiar la radiación cósmica de fondo, tomando "fotos de bebé" del Universo sólo 400.000 años después de su nacimiento. El primero de ellos fue elExplorador del Fondo Cósmico (COBE). En 1992, el equipo del COBE anunció que habían asignado los puntos calientes y fríos primordiales en la radiación cósmica de fondo. Estos puntos están relacionados con el campo gravitatorio en el Universo temprano y forman las semillas de los gigantescos cúmulos de galaxias que se extienden cientos de millones de años luz a través del Universo. Esta obra obtuvo el Dr. John C. Mather, de la NASA y George F. Smoot, de la Universidad de California con el Premio Nobel de Física 2006.
La segunda misión para examinar la radiación cósmica de fondo fue la Wilkinson Microware Anisotropy Probe (WMAP). Con gran resolución mejorada en comparación con COBE, WMAP inspeccionó todo el cielo, la medición de las diferencias de temperatura de la radiación de microondas que está casi uniformemente distribuida a través del Universo. La imagen muestra un mapa del cielo, con las regiones calientes en rojo y las regiones más frías en azul. Mediante la combinación de estas pruebas con los modelos teóricos del Universo, los científicos han llegado a la conclusión de que el universo es "plano", lo que significa que, en escalas cosmológicas, la geometría del espacio se cumplen las reglas de la geometría euclidiana (por ejemplo, las líneas paralelas nunca se encuentran, la relación de circunferencia de círculo con el diámetro es pi, etc.)
Una tercera misión Planck , dirigido por la Agencia Espacial Europea con una importante participación de la NASA, fue. puesto en marcha en 2009. Planck está haciendo los mapas más precisos de la radiación de fondo de microondas todavía. Con instrumentos sensibles a las variaciones de temperatura de unas pocas millonésimas de un grado, y la cartografía el cielo lleno de más de 9 bandas de longitud de onda, que mide las fluctuaciones de la temperatura del CMB con una precisión establecida por límites fundamentales astrofísicos.
Inflación
Un problema que surgió a partir de los resultados del COBE originales, y que persiste con los datos de WMAP de mayor resolución, fue que el Universo era demasiadohomogénea. ¿Cómo podrían las piezas del Universo que nunca habían estado en contacto entre sí han llegado a un equilibrio en la misma temperatura? Este y otros problemas cosmológicos podría resolverse, sin embargo, si no hubiera sido un período muy breve inmediatamente después del Big Bang en el que el Universo experimentó una increíble explosión de expansión llamada "inflación". Para que esta inflación han tenido lugar, el Universo en el momento del Big Bang debe haber estado lleno de una forma inestable de la energía cuya naturaleza no se conoce todavía. Sea cual sea su naturaleza, el modelo inflacionario predice que esta energía primordial se habría distribuido de manera desigual en el espacio debido a una especie de ruido cuántico que surgió cuando el universo era extremadamente pequeña. Este patrón se habría trasladado a la materia del Universo y se presentaba en los fotones que comenzaron el streaming de distancia libre en el momento de la recombinación. Como resultado de ello, es de esperar para ver, y qué ver, este tipo de patrón en el COBE y WMAP imágenes del Universo.
Pero todo esto deja sin respuesta la cuestión de lo que la inflación alimentada. Una de las dificultades en responder a esta pregunta es que la inflación había terminado mucho antes de la recombinación, y así la opacidad del Universo antes de la recombinación es, en efecto, una cortina corrida sobre los interesantes eventos muy tempranas. Afortunadamente, hay una manera de observar el Universo que no involucra fotones en absoluto. Las ondas gravitacionales, la única forma conocida de información que puede llegar hasta nosotros sin distorsiones desde el instante del Big Bang, pueden llevar información que podemos obtener de otra manera. Dos misiones que están siendo consideradas por la NASA, LISA y el Big Bang Observer, buscarán las ondas gravitacionales de la época de la inflación.
Energía Oscura
Durante los años siguientes Hubble y COBE, la imagen del Big Bang se convirtió poco a poco más claro.Pero en 1996, las observaciones de supernovas muy distantes requiere un cambio dramático en la imagen. Siempre se había asumido que la materia del Universo podría desacelerar su ritmo de expansión. Misa crea la gravedad, la gravedad crea tirón, el tirar debe frenar la expansión. Pero las observaciones de supernovas mostraron que la expansión del universo, en lugar de frenar, se está acelerando. Algo, no como la materia y la energía no como ordinaria, está empujando a las galaxias a separarse. Este "material" ha sido apodada energía oscura , pero para darle un nombre no es para entenderlo. Ya sea que la energía oscura es un tipo de fluido dinámico, hasta ahora desconocido para la física, o si se trata de una propiedad del vacío del espacio, o si es alguna modificación a la relatividad general no se conoce todavía.
Fuente: http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang/
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