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1 de Diciembre de 1994
Cosmología

Evolución del universo

Hace unos quince mil millones de años, el universo surgió de un piélago de materia y energía. Era un mar denso y caliente. Mas, a medida que se expandió y enfrió, brotaron las galaxias, las estrellas, los planetas y la vida.

Cúmulo galáctico, exponente de lo que era el universo cuando tenía un sesenta por ciento de su edad actual. El Telescopio Espacial Hubble tomó esta imagen enfocando el cúmulo durante diez órbitas. Varios son los pares de galaxias en que un miembro parece hallarse sujeto al campo gravitatorio del otro. Tales interacciones, muy raras en los cúmulos que nos están próximos, constituyen una manifestación de la evolución del universo. [Johnny Johnson (basado en material original de M. Strauss, Instituto de Estudios Avanzados/NASA)]

[Nota de los editores: Para celebrar que P. James E. Peebles ha recibido el premio nóbel de física 2019 por sus contribuciones a la teoría de la evolución del universo, este artículo podrá descargarse de forma gratuita durante el mes de octubre 2019]

Hace unos 15.000 millones de años, toda la materia y la energía que podemos observar se concentraban en una región menor que un duro. Empezó a expandirse y enfriarse con increíble rapidez. Cuando la temperatura cayó hasta cien millones de veces la del núcleo solar, las fuerzas de la naturaleza adquirieron sus propiedades actuales y las partículas elementales que reciben el nombre de quarks vagaron libremente en un mar de energía. Al expandirse el universo otras mil veces, toda la materia que podemos medir llenaba una región del tamaño del sistema solar.

En ese momento, los quarks libres quedaron confinados en neutrones y protones, los cuales, una vez el cosmos hubo crecido mil veces más, se combinaron y formaron núcleos atómicos; así se generó la mayor parte del helio y del deuterio existentes hoy en día. Todo esto ocurrió en el primer minuto de la expansión. Las condiciones eran todavía, sin embargo, demasiado calientes para que los núcleos atómicos capturasen electrones. Los átomos neutros aparecieron de forma abundante sólo cuando la expansión prosiguió durante 300.000 años y el tamaño del universo vino a ser mil veces menor que el de ahora. Los átomos neutros empezaron a juntarse en nubes de gas, que acabarían por convertirse en estrellas. Por la época en que el universo se había expandido hasta un quinto de su tamaño actual, las estrellas habían formado grupos en los que podían reconocerse ya las galaxias jóvenes.

Al alcanzar el universo la mitad de su tamaño actual, las reacciones nucleares que ocurrían en las estrellas habían producido la mayor parte de los elementos pesados con los que se forjaron los planetas terrestres. Nuestro sistema solar es bastante joven: se formó hace 5000 millones de años, cuando el tamaño del universo era dos terceras partes del actual. Andando el tiempo, la formación de las estrellas consumió el suministro de gas de las galaxias, lo que significa que la población de estrellas está menguando. Dentro de 15.000 millones de años, las estrellas del estilo de nuestro Sol serán bastante raras y el universo mucho menos hospitalario para el hombre.

El conocimiento del origen y evolución del universo es uno de los grandes logros de la ciencia del siglo XX. Es el fruto de muchos años de teorías y experimentos innovadores. Los telescopios modernos, instalados en el suelo o en el espacio, detectan la luz procedente de galaxias situadas a miles de millones de años luz, y nos enseñan cómo era el universo en su juventud. Los aceleradores de partículas sondean la física básica del entorno de altas energías que imperaba en los inicios del universo. Los satélites detectan la radiación cósmica de fondo, residuo de las primeras etapas de la expansión, y proporcionan así una imagen del universo a la mayor escala que podemos observar.

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