El Big Bang

El Big Bang es la teoría que describe la historia del universo desde un estado extremadamente denso y caliente, hace unos 13.800 millones de años, hasta hoy. Según ella, el universo se ha ido expandiendo y enfriando desde entonces, y en ese enfriamiento se formaron los primeros núcleos atómicos, luego los átomos, más tarde las estrellas y las galaxias. Es el modelo que aceptan casi todos los cosmólogos, porque explica con un mismo marco varias observaciones independientes que ninguna alternativa ha logrado reunir.

Conviene empezar por lo que no dice. El Big Bang no fue una explosión en un punto del espacio, sino una expansión del propio espacio, que ocurre en todas partes a la vez. Tampoco describe el instante cero: la teoría explica bien lo que pasó desde una fracción ínfima de segundo después, pero en el origen mismo las densidades son tales que la relatividad general, en la que se apoya, deja de ser válida. Qué hubo antes, si es que la pregunta tiene sentido, sigue abierto.

La idea nació de las ecuaciones de Einstein. El propio Einstein añadió en 1917 un término, la constante cosmológica, para obtener un universo estático, que era lo que todo el mundo daba por supuesto. Pero el ruso Alexander Friedmann en 1922 y el belga Georges Lemaître en 1927 mostraron que las ecuaciones admitían universos en expansión. Lemaître, sacerdote católico y físico, fue más lejos: relacionó la expansión con las velocidades de las galaxias que se estaban midiendo, y en 1931 propuso que el universo había empezado como un átomo primitivo que se fragmentó.

La primera prueba observacional vino de Edwin Hubble. En 1929 publicó que las galaxias se alejan de nosotros a una velocidad proporcional a su distancia: cuanto más lejos está una galaxia, más deprisa se aleja, que es lo que se espera si el espacio entero se estira. Desde 2018 la Unión Astronómica Internacional recomienda llamar a esa relación ley de Hubble-Lemaître. Si el universo se expande, al recorrer la película hacia atrás todo converge en un pasado común.

La segunda prueba es la composición química. En 1948 Ralph Alpher y George Gamow calcularon que en los primeros minutos el universo fue un horno nuclear capaz de fabricar hidrógeno y helio, pero casi nada más pesado, porque la expansión lo enfrió antes. Steven Weinberg contó esa historia en Los tres primeros minutos. La predicción, cerca de un 75 por ciento de hidrógeno y un 25 de helio en masa, coincide con lo que se mide en las estrellas y nubes de gas más antiguas.

La tercera es la más directa. Si el universo fue muy caliente, debería quedar un resplandor de aquella época enfriado por la expansión hasta unos pocos grados sobre el cero absoluto. En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson, dos ingenieros de los laboratorios Bell, encontraron en su antena un ruido de microondas que llegaba de todas las direcciones por igual y que no conseguían eliminar. Era ese fondo cósmico de microondas, la luz liberada unos 380.000 años después del Big Bang, cuando el universo se volvió transparente. Les valió el premio Nobel de 1978 y dejó prácticamente sin defensores a la teoría rival del estado estacionario.

Los satélites COBE, WMAP y Planck cartografiaron después ese fondo con un detalle extraordinario, y de sus pequeñas irregularidades se deducen la edad del universo, su geometría y su contenido. El resultado es incómodo. La materia ordinaria, la de las estrellas y las personas, es solo un cinco por ciento del total. Alrededor de un 27 por ciento es materia oscura, que no emite luz y solo se detecta por su gravedad, y casi un 68 por ciento es energía oscura, responsable de que la expansión se esté acelerando, como se descubrió en 1998. Ninguna de las dos se ha identificado.

Quedan otras preguntas abiertas, y más técnicas. La hipótesis de la inflación, una expansión brutal en la primera fracción de segundo, explica por qué el universo es tan uniforme, pero aún no está confirmada. Las medidas de la velocidad de expansión actual no coinciden según el método empleado, una discrepancia que podría ser un error sistemático o el indicio de física nueva. El nombre, por cierto, lo puso Fred Hoyle en 1949 en la radio de la BBC, con intención burlona, y la teoría lo adoptó.

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