Cosmología

    La teoría de la relatividad elaborada por Albert Einstein propuso la tesis de que en la actualidad el Universo se halla en fase de expansión. La galaxia Gran Nube de Magallanes (en la imagen) es un buen ejemplo de la formación de nuevas estrellas.

    Se conoce por cosmología el campo de la física y la astronomía que tiene por objeto la comprensión del Universo físico, sus leyes y su proceso de evolución. Esta disciplina se relaciona además con la cosmogonía científica, que propone teorías sobre el origen último del Universo y el nacimiento del espacio-tiempo.

    La cosmología ha experimentado un extraordinario desarrollo desde las primeras décadas del siglo XX. En una centuria ha pasado de ser un campo de conocimiento altamente especulativo para convertirse en una ciencia con notable capacidad de precisión y predicción de los fenómenos cósmicos observados.

    El modelo actualmente más aceptado de Universo recibe el nombre de Big Bang. Este modelo considera que el Universo conocido, u observable, surgió hace 13.700 millones de años de una gran explosión primigenia a partir de una singularidad esencial, una entidad cuasipuntual dotada de una extraordinaria densidad de materia-energía. Las últimas tendencias de la cosmología señalan la posibilidad de que la primera fase explosiva del big bang se siguiera de otra de inflación, o aumento exponencial de tamaño del cosmos primitivo, que explicaría la relativa uniformidad y lisura del Universo observable.

    Asimismo, se postula que el Universo se encuentra sometido a un proceso de expansión acelerada, un hecho que se ha vinculado al concepto de la mecánica cuántica conocido como energía de vacío. En el lenguaje de la cosmología, este hecho se explica aduciendo la existencia de una constante cosmológica que impulsa la expansión cósmica acelerada.

    Existen varias pruebas observacionales que avalan la validez, al menos parcial, de la teoría del big bang. La primera de ellas es la constatación de que, globalmente, todas las galaxias se separan unas de otras, como si se encontraran en la superficie de un globo que se hincha. Además, la velocidad de separación es proporcional a la distancia a la galaxia (ley de Hubble).

    La homogeneidad e isotropía, según la cual el espacio-tiempo tiene el mismo aspecto general en todas direcciones, son otros factores que refuerzan la teoría. Al mismo tiempo, la predicción de la hipótesis del big bang sobre la composición del Universo, formado esencialmente por elementos ligeros como hidrógeno, helio y litio, coincide estrechamente con la observación.

    Finalmente, la existencia de una radiación cósmica de microondas que impregna todo el espacio-tiempo parece una prueba muy firme en favor del modelo de expansión primordial inflacionaria. Esta radiación, detectada en 1965 por Arno Penzias y Robert Wilson, se considera un eco lejano de la gran explosión original, un residuo fósil de los primeros momentos del Big Bang.

    En las últimas décadas se han sucedido observaciones y desarrollos científicos sobre astrofísica, mecánica cuántica, teoría de la relatividad y física de partículas que sustentan la validez empírica de los modelos cosmológicos actuales. Aun así, en estos modelos subsisten algunos interrogantes pendientes de resolución, como son los conceptos y la esencia de las denominadas energía oscura y materia oscura que, según los cálculos generales, suman aproximadamente el 96 % de toda la materia-energía del Universo.

    Por otra parte, a partir de complejos desarrollos físico-matemáticos, estos conocimientos se han pretendido ampliar a ámbitos desconocidos, de naturaleza más especulativa, que persiguen ofrecer explicaciones más consistentes sobre el origen y la composición del cosmos. Estas hipótesis se enmarcan fundamentalmente dentro de dos grandes teorías, cada una de ellas con diversas ramificaciones: la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles.

    Al albur de estas teorías, hoy en día en los círculos científicos se plantean preguntas novedosas que anteriormente se consideraban fuera del ámbito del conocimiento de las ciencias experimentales. A través de modelos físico-matemáticos cabe cuestionar, e incluso modelizar, lo que habría sucedido antes de la gran explosión primigenia del Big Bang, es decir, antes del origen del tiempo.

    Asimismo, en algunas corrientes de pensamiento científico sustentadas en las elucubraciones se postula que el Universo observable, con las galaxias, estrellas y sistemas planetarios conocidos, podría en realidad formar parte de un conjunto más extenso, incluso ilimitado, de «familias» de universos con distintas características y propiedades elementales diferentes para la energía y la materia. Para este tipo de paisaje cósmico se ha acuñado la denominación de multiverso.

    El Universo se encuentra en constante evolución, como lo demuestra la formación de una nueva estrella en la nebulosa de Orión que aparece en la fotografía. El estudio de estos cambios es el objeto de la cosmología.