En 1964, un par de ingenieros de los Laboratorios Bell en Nueva Jersey trataban de resolver un problema en la recepción de la señal de una antena y terminaron descubriendo los orígenes del universo. Después de descartar el ruido de la ciudad, las bombas nucleares e incluso las deposiciones de las palomas, Arno Penzias y Robert Wilson argumentaron que el extraño siseo captado por la antena era en realidad la primera señal confirmada del fondo cósmico de microondas (CMB). Este resplandor surgió como resultado del Big Bang y ahora impregna el universo.
El descubrimiento permitió que la teoría del Big Bang se afianzase como nuestra mejor explicación de los orígenes cósmicos, y el trabajo de Penzias y Wilson les permitió alzarse con un premio Nobel . Ahora, 50 años después, el CMB nos ha permitido descubrir cuál es la edad del Universo, su forma y su composición, así como ha revelado detalles sobre cómo el cosmos ha evolucionado con el tiempo. Pero como sucede con casi todos los descubrimientos, el CMB planteó nuevas y más acuciantes preguntas que debíamos responder. Aquí están seis de los mayores misterios persistentes provocadas por los estudios de la gran explosión.
1. ¿Por qué es el universo primitivo tan homogéneo?
Al principio, los mapas del CMB parecían ser demasiado buenos para que mostrasen la realidad. Después del Big Bang, la materia debería haber sido lanzada en todas direcciones y formar agrupaciones aleatorias. Pero el CMB mostró que el universo era increíblemente uniforme, como si las regiones lejanas hubiesen permanecido de alguna manera en contacto durante la expansión temprana del universo.
En la década de 1980, a los físicos se les ocurrió la idea de que el universo pasó por un período poco después del Big Bang, cuando se expandió de manera exponencial, una teoría que ahora conocemos como inflación.
Los mapas recientes del CMB han confirmado algunas predicciones de este modelo, pero no todas. Incluso si la teoría fuese un acierto, seguimos sin tener ni idea que provoco esta inflación, cuando empezó y por qué se detuvo. Aunque podríamos tener una respuesta pronto. La inflación debería haber provocado ondulaciones en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, y las firmas de estas ondas deberían aparecer en futuros mapas, de mayor resolución del CMB, ’No es fácil desarrollar las ondas gravitacionales del tipo que uno espera ver por otros medios’, comentaba Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.
2. ¿Hubo algo antes del Big Bang?
La inflación borro cualquier registro de lo que ocurrió antes de la rápida expansión, así que no podemos responder a esta pregunta mirando al cielo. Además, el universo empezó tan caliente y denso que las ecuaciones que utilizamos para describir su expansión y evolución se rompen y nos dejan con las manos vacías.
Una teoría que una estas ecuaciones con la mecánica cuántica podría proporcionarnos predicciones matemáticas de lo que, en todo caso, existía antes del Big Bang, pero esta teoría sigue siendo difícil de alcanzar. Por supuesto, eso no ha impedido que la gente use el CMB para especular sobre un universo cíclico que rebota sobre sí mismo a través de un sinfín de explosiones y expansiones o incluso la existencia de un multiverso.
3. ¿Podría la vida haber surgido en el resplandor del Big Bang?
La luz del CMB viene del gas sobrecalentado, o plasma, que llenaba el universo temprano. Este, con el tiempo, se enfrió dando lugar a las estrellas y galaxias. De esta forma, en la actualidad el espacio es demasiado frio como para proporcionar un entorno habitable para la vida en aquellos mundos que se encuentran lejos de sus estrellas. Pero las lecturas de temperatura del CMB insinúan que apenas 15 millones de años después del Big Bang, el resplandor habría sido lo suficientemente caliente como para hacer que el universo entero se convirtiese en una gran zona habitable. Cierto es que este periodo habría durado tan solo unos pocos millones de años, pero habría sido tiempo suficiente para la aparición de las formas de vida más simples, aunque las formas de vida más complejas necesitan mucho más tiempo para evolucionar.
4. ¿Qué es la materia oscura y la energía oscura?
En 1964, los astrónomos ya sabían que algunas partes del universo tenían más materia de la que podemos ver, basándose sobre todo en nuestra comprensión de la gravedad, las galaxias se unen en grupos más grandes, lo que provoca que giren rápidamente sobre sus ejes, este rápido giro provocaría que la masa visible se perdiese en el espacio, sin embargo esto no ocurre, las galaxias permanecen y evolucionan, por lo que debería haber mucha más masa que evitase esta "ruptura galáctica". Así, el CMB nos mostró que esta materia oscura invisible constituye alrededor del 80 por ciento de toda la materia del universo. Pero todavía no sabemos de que misteriosa sustancia está formada o si alguna vez seremos capaces de detectarla.
Además, los estudios de supernovas revelaron en 1998 que el universo no sólo se ha estado expandiendo desde el Big Bang, sino también que su ritmo de expansión parece estar acelerándose. Este efecto se atribuye a una extraña fuerza llamada energía oscura, y el CMB reveló que constituye el 68 por ciento de todo en el universo. Más allá de eso, la energía oscura sigue siendo una de las fuerzas más misteriosas de la física.
5. ¿Cuál es el destino final del Universo?
Estudios del CMB podría ayudar a rastrear el comportamiento de la energía oscura a través del tiempo, en última instancia, nos dicen lo que puede ocurrir cuando el cosmos desaparezca. Si la fuerza de la energía oscura aumenta de manera constante, entonces el universo puede estar condenado a desmoronarse, lo que conocemos como el Big Rip, donde incluso los átomos se separan de sus electrones. Sin embargo, si esta fuerza aumenta para luego disminuir, podrían volver a surgir nuevas estructuras de las cenizas de un universo moribundo. Pero si la energía oscura se mantiene constante, con el actual ritmo observado en la actualidad, el universo se expandirá eternamente y nuestro cosmos seria un lugar oscuro y frío.
6. ¿El Big Bang convertido en una teoría comprobable?
Si una expansión constante continúa el tiempo suficiente, la sola longitud de onda de la CMB se estirará hasta que sea tan grande como el universo mismo. Eso significa que cualquier ser inteligente que se encuentre en cualquier región del Universo, dentro de aproximadamente un billón de años, no sería capaz de detectar el CMB en absoluto, al menos así lo cree Loeb. ’La sensación que tenemos de los estudios cosmológicos se perderá, porque no vamos a ser capaces de encontrar ningún rastro del Big Bang en el cielo’, comento. ’En el futuro, vamos a tener una historia del Big Bang y no vamos a ser capaces de verificarlo ¿la cosmología se convierta en una religión? Al menos hasta dentro de un billón de años, no tendremos que preocuparnos por eso.’
