[ Astronomia Educativa ]       [ El Sistema Solar ]       [ Fotos del Sistema Solar ]       [ L'Univers ]       [ Fotos de l'Univers ]
Lectures d'astronomia

La teoria del Big Bang i l'origen de l'Univers

El Big Bang, literalment gran esclat, constitueix el moment que del "no res" emergeix tota la matèria de l'Univers. La matèria, fins aquest moment, és un punt de densitat infinita, que en un moment donat "explota" generant l'expansió de la matèria en totes les direccions i creant el que coneixem com el nostre Univers.

Immediatament després del moment de la "explosió", cada partícula de matèria va començar a allunyar-se molt ràpidament una d'una altra, de la mateixa manera que a l'inflar un globus aquest va ocupant més espai expandint la seva superfície. Els físics teòrics han aconseguit reconstruir aquesta cronologia dels fets a partir d'un 1/100 de segon després del Big Bang. La matèria llançada en totes les direccions per l'explosió primordial està constituïda exclusivament per partícules elementals: Electrons, Positrons, Mesons, Barions, Neutrins, Fotons i una llarga llista fins més de 89 partícules conegudes avui en dia.

Al 1948 el físic rus nacionalitzat nord-americà George Gamow va modificar la teoria de Lemaître del nucli primordial. Gamow va plantejar que l'Univers es va crear en una explosió gegantesca i que els diversos elements que avui s'observen es van produir durant els primers minuts després de la Gran Explosió o Big Bang, quan la temperatura extremadament alta i la densitat de l'Univers van fusionar partícules subatòmiques en els elements químics. Càlculs més recents indiquen que l'hidrogen i l'heli haurien estat els productes primaris de la Gran Explosió, i els elements més pesants es van produir més tard, dins de les estrelles. Malgrat això, la teoria de Gamow proporciona una base per a la comprensió dels primers estadis de l'Univers i la seva posterior evolució. A causa de la seva elevadísima densitat, la matèria existent en els primers moments de l'Univers es va expandir amb rapidesa. A l'expandir-se, l'heli i l'hidrogen es van refredar i es van condensar en estrelles i en galàxies. Això explica l'expansió de l'Univers i la base física de la llei de Hubble.

Segons s'expandia l'Univers, la radiació residual del Big Bang va continuar refredant-se, fins arribar a una temperatura d'uns 3 K (-270 °C). Aquests vestigis de radiació de fons de microones van ser detectats pels radioastrònoms el 1965, proporcionant així el que la majoria dels astrònoms consideren la confirmació de la teoria del Big Bang.

Un dels problemes sense resoldre en el model de l'Univers en expansió és si l'Univers és obert o tancat (això és, si s'expandirà indefinidament o es tornarà a contreure).

Un intent de resoldre aquest problema és determinar si la densitat mitjana de la matèria a l'Univers és major que el valor crític en el model de Friedmann. La massa d'una galàxia es pot mesurar observant el moviment de les seves estrelles; multiplicant la massa de cada galàxia pel nombre de galàxies es veu que la densitat és només del 5 al 10% del valor crític. La massa d'un cúmul de galàxies es pot determinar de forma anàloga, mesurant el moviment de les galàxies que conté. En multiplicar aquesta massa pel nombre de cúmuls de galàxies s'obté una densitat molt major, que s'aproxima al límit crític que indicaria que l'Univers està tancat. La diferència entre aquests dos mètodes suggereix la presència de matèria invisible, l'anomenada matèria fosca, dins de cada cúmul però fora de les galàxies visibles. Fins que es comprengui el fenomen de la massa oculta, aquest mètode de determinar la destinació de l'Univers serà poc convincent.

Molts dels treballs habituals en cosmologia teòrica se centren a desenvolupar una millor comprensió dels processos que deuen haver donat lloc a la Gran Explosió. La teoria inflacionaria, formulada en la dècada de 1980, resol dificultats importants en el plantejament original de Gamow en incorporar avanços recents en la física de les partícules elementals. Aquestes teories també han conduït a especulacions tan agosarades com la possibilitat d'una infinitat d'universos produïts d'acord amb el model inflaccionari. Malgrat això, la majoria dels cosmòlegs es preocupa més de localitzar el parador de la matèria fosca, mentre que una minoria, encapçalada pel suec Hannes Alfvén, premi Nobel de Física, mantenen la idea que no només la gravetat sinó també els fenòmens del plasma, tenen la clau per a comprendre l'estructura i l'evolució de l'Univers.

Aquesta pàgina forma part del lloc:  Astronomia Educativa. Univers i Sistema Solar