¿Qué evidencias observacionales tenemos del Big Bang?

     Lo primero que tenemos que tener claro para evaluar las evidencias de que el universo pasó por una fase de alta densidad y temperatura es tener claro qué se entiende por Big Bang.
    Segundo, para entender el alcance de las evidencia tenemos que separar los conceptos de Big Bang, universo en expansión y modelo estándar del Big Bang.
    A veces se mantiene la idea falsa de que un universo en expansión implica necesariamente un Big Bang, puesto que las galaxias tuvieron que estar más cercanas en el pasado que en la actualidad y en algún momento la materia debió estar concentrada en un estado de alta densidad y temperatura. Esto no es necesariamente así, como demuestra la posibilidad de construir modelos de universo en expansión (como el de Estado Estacionario) donde no hay Big Bang.
    El modelo estándar del Big Bang no es más que un universo en expansión y evolución descrito en términos geométricos locales por una métrica de tipo Friedman-Robertson-Walker donde hubo un Big Bang que dio origen a todos los elementos químicos ligeros (hidrógeno, deuterio, helio y litio).
    Las evidencias que tenemos de que nuestro universo está en expansión son ciertamente rotundas y pueden verse aquí.
    Las evidencias que tenemos de que el universo pasó por una fase de alta densidad y temperatura que dio origen a los elementos químicos ligeros viene de dos hechos principales:
    1. Las observaciones del fondo cósmico de microondas.
    2. Las medidas de abundancias de los elementos químicos ligeros. (ver referencias). En concreto Gary Steigman 2001 señala como evidencia robusta el excelente acuerdo entre la determinación de la densidad de bariones (W_B = 0.020±0.001) a partir de las variaciones del fondo cósmico de microondas (unos 400,000 años después del Big Bang), y las medidas (W_B = 0.022±0.004) a partir de la proporción de deuterio en el universo actual (unos 12-15 mil millones de años más tarde) y comparar con las predicciones de los cálculos de la nucleosíntesis primigenia (del orden de unos segundos después del Big Bang).

Las evidencias de evolución como esperada en el modelo del Big Bang también proceden de diferentes tipos de observaciones:

Las galaxias muestran diferentes propiedades con el desplazamiento al rojo que son compatibles con los esperado para poblaciones más jóvenes. Por ejemplo:
1. Las galaxias situadas en cúmulos ricos de galaxias tienden a ser en promedio más azules a mayor desplazamiento al rojo del cúmulo (Efecto Butcher-Oemler 1978, ApJ 219,18 y ApJ 226,559)
2. La relación entre las imágenes ópticas y de radio de un objeto muestran una tendencia diferente a diferentes desplazamiento al rojo (Chambers and McCarthy 1990 ApJ 359, L9)
Los datos indican una época, alrededor de cuando el universo tenía 1/4 de su edad actual, en la que la población de cuásares es más abundante (Croom et al. 2001, MRAS, 322, L29 ; Fan et al. 2001, Astron. J. 122, 2833 o alternativamente Jarvis et al. 2001 y las referencias que se citan)
El Universo era más caliente en el pasado. Srianand, Petitjean & Ledoux 2000 han determinado la temperatura del fondo cósmico de microondas a partir de las observaciones del espectro de los átomos de carbono pertenecientes a una nube molecular aislada con un alto desplazamiento al rojo (z = 2.34). La luz de la nube nos llega desde una época remota del universo, cuando este tenía sólo alrededor de un quinto de su edad actual y muestra que la temperatura del fondo cósmico de microondas rondaba los 10K (unos 263 grados centígrados bajo cero).El modelo del Big Bang predice que esta temperatura debe ser (1+z) veces más alta a desplazamiento al rojo que en la actualidad, es decir, unos 9.1 grados por encima del cero absoluto en el caso de la nube objeto de este estudio. El trabajo de los astrónomos sólo es capaz de precisar que la temperatura del fondo cósmico de microondas en la época de la que procede la luz de la nube debió estar en algún lugar entre 6 y 14 grados por encima del cero absoluto, pero el resultado es perfectamente compatible con la predicción del Big Bang.
Christopher J. Miller & Rober C. Nichol de la universidad de Carnegie Mellon (Pittsburgh) han demostrado que las oscilaciones acústicas que se estaban produciendo en el plasma que formaba el universo cuando este tenía unos ~ 300,000 años (z ~ 1500) pueden ser detectadas en la distribución de materia actual (z ~ 0.1) y comparadas con los datos del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) si se traza la evolución temporal correspondiente de las perturbaciones resultando ser perfectamente consistente con el escenario básico del Big Bang+materia oscura fría.

Vover preguntas más frecuentes

Índice principal de Cosmología