¿De qué está hecho el Universo?

¿De dónde salió todo en el universo?

El universo está lleno de miles de millones de galaxias y trillones de estrellas, junto con un número casi incontable de planetas, lunas, asteroides, cometas y nubes de polvo y gas, todo ello arremolinado en la inmensidad del espacio.

Pero si nos acercamos, ¿cuáles son los bloques de construcción de estos cuerpos celestes, y de dónde vinieron?

El hidrógeno es el elemento más común que se encuentra en el universo, seguido por el helio; juntos, forman casi toda la materia ordinaria. Pero esto representa sólo una pequeña parte del universo, alrededor del 5%. Todo lo demás está hecho de cosas que no se pueden ver y que sólo se pueden detectar indirectamente. [Del Big Bang al Presente: Instantáneas de Nuestro Universo a través del Tiempo]

Principalmente hidrógeno

Todo comenzó con un Big Bang, hace unos 13.800 millones de años, cuando la materia ultra caliente y densamente compacta se expandió de repente y rápidamente en todas las direcciones a la vez. Milisegundos después, el universo recién nacido era una enorme masa de neutrones, protones, electrones, fotones y otras partículas subatómicas, que se movía a unos 100 mil millones de grados Kelvin, según la NASA.

«Ni siquiera conocemos las leyes de la física que habrían existido en un ambiente tan caliente y denso», dijo Bahcall a Misterius.net.

Alrededor de 100 segundos después del Big Bang, la temperatura bajó a 1.000 millones de grados Kelvin. Aproximadamente 380.000 años después, el universo se había enfriado lo suficiente como para que protones y neutrones se unieran y formaran litio, helio y el isótopo de hidrógeno deuterio, mientras que los electrones libres quedaron atrapados para formar átomos neutros.

Debido a que había tantos protones en el universo primitivo, el hidrógeno -el elemento más ligero, con un solo protón y un neutrón- se convirtió en el elemento más abundante, constituyendo casi el 95% de los átomos del universo. Cerca del 5% de los átomos del universo son de helio, según la NASA. Entonces, unos 200 millones de años después del Big Bang, las primeras estrellas se formaron y produjeron el resto de los elementos, que constituyen una fracción del 1% restante de toda la materia ordinaria del universo.

Partículas no vistas

Algo más fue creado durante el Big Bang: la materia oscura. «Pero no podemos decir qué forma tomó, porque no hemos detectado esas partículas», dijo Bahcall a Misterius.net.

La materia oscura no puede ser observada directamente -todavía- pero sus huellas digitales se conservan en la primera luz del universo, o en la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB), como pequeñas fluctuaciones en la radiación, dijo Bahcall. Los científicos propusieron por primera vez la existencia de la materia oscura en la década de 1930, teorizando que la atracción invisible de la materia oscura debía ser lo que mantenía unidos a los cúmulos de galaxias en rápido movimiento. Décadas más tarde, en la década de 1970, la astrónoma estadounidense Vera Rubin encontró más evidencia indirecta de materia oscura en las tasas de rotación de las estrellas, más rápidas de lo esperado.

Basados en los hallazgos de Rubin, los astrofísicos calcularon que la materia oscura -aunque no podía ser vista o medida- debe constituir una porción significativa del universo. Pero hace unos 20 años, los científicos descubrieron que el universo contenía algo aún más extraño que la materia oscura; la energía oscura, que se cree que es significativamente más abundante que la materia o la materia oscura. Galería: Materia oscura por todo el universo]

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Capturada en 2014 por el Telescopio Espacial Hubble, esta imagen del universo en evolución se encuentra entre las más coloridas imágenes del espacio profundo del Hubble.

(Foto: NASA/ESA)

Una fuerza irresistible

El descubrimiento de la energía oscura se produjo porque los científicos se preguntaban si había suficiente materia oscura en el universo para causar que la expansión se expandiera o invirtiera la dirección, haciendo que el universo colapsara hacia adentro sobre sí mismo.

He aquí, cuando un equipo de investigadores investigó esto a finales de la década de 1990, encontraron que no sólo el universo no estaba colapsando en sí mismo, sino que se estaba expandiendo hacia el exterior a un ritmo cada vez más rápido. El grupo determinó que una fuerza desconocida -denominada energía oscura- estaba empujando contra el universo en el aparente vacío del espacio y acelerando su impulso; los hallazgos de los científicos les valieron a los físicos Adam Riess, Brian Schmidt y Saul Perlmutter el Premio Nobel de Física en 2011.

Los modelos de la fuerza requerida para explicar la aceleración de la tasa de expansión del universo sugieren que la energía oscura debe constituir entre el 70% y el 75% del universo. La materia oscura, mientras tanto, representa entre el 20% y el 25%, mientras que la llamada materia ordinaria -las cosas que realmente podemos ver- se estima que constituye menos del 5% del universo, dijo Bahcall.

Considerando que la energía oscura constituye cerca de tres cuartas partes del universo, entenderla es posiblemente el mayor desafío al que se enfrentan los científicos hoy en día, el astrofísico Mario Livio, que entonces trabajaba en el Space Telescope Science Institute de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, le dijo al sitio hermano de Misterius.net Space.com en 2018.

«Aunque la energía oscura no ha jugado un papel importante en la evolución del universo en el pasado, desempeñará el papel dominante en la evolución en el futuro», dijo Livio.»El destino del universo depende de la naturaleza de la energía oscura.»

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Publicado originalmente en Misterius.net .

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