Esta noción ampliamente debatida se opone de manera frontal a la teoría del Universo Big
sin Bang (1). En un Universo a priori Infinito, Eterno y sin Frontera, que se recicla
constantemente , no encontramos justificación para que tenga principio, fin ni evolución en el
intermedio. Si el Universo se expande supone que comenzó en un punto, aumento de tamaño y
cambio paulatinamente hacia lo que hoy observamos (principio antrópico), que fue la llegada
del ser mas inteligente (el hombre, con permiso de los extraterrestres).
Si esta teoría no es cierta habría que reescribir toda la Cosmología. Comencemos entonces
con un poco de Historia y Astronomía.
Una década antes de que Edwin Hubble hiciera sus observaciones sobre las galaxias,
varios físicos y matemáticos habían establecido una teoría consistente de la relación entre el
espacio y el tiempo utilizando las ecuaciones de campo de A.Einstein de la Relatividad General.
Aplicando los principios generales a la naturaleza del Universo, se produjo una solución dinámica
que chocó con la noción entonces prevalente de un Universo estático.
En 1922, Alexander Friedmann halló sus ecuaciones a partir de las ecuaciones de campo de Einstein,
demostrando que el Universo se puede expandir a una velocidad calculable por las ecuaciones.
Georges Lemaître encontró, de manera independiente, una solución similar en 1927. Las ecuaciones
de Friedmann se obtienen insertando la métrica de un Universo homogéneo e isótropo en las
ecuaciones de campo de Einstein para un fluido con una densidad y una presión dadas. Esta idea de
un espacio-tiempo expandiéndose conduciría, con el tiempo, a las teorías cosmológicas del Big Bang
y del estado estacionario (Fred Hoyle) (2).
La ley de Hubble-Lemaître publicada en el siglo XX por Edwin Hubble en 1929, y descubierta y
publicada en 1927 por el francés George Lemaître, anteriormente llamada ley de Hubble, es una ley
de la física que establece que el corrimiento al rojo (aumento de la longitud de onda del espectro de
una galaxia es proporcional a la distancia a la que está, lo que es lo mismo que expresar que cuanto
más lejos se encuentra una galaxia de otra, más rápidamente aparenta alejarse con respecto a ella.
Se considera la primera evidencia observacional del paradigma de la expansión del universo y
actualmente sirve como una de las piezas más citadas como prueba de soporte de la Gran Explosión
(Big Bang). Sin embargo, en astronomía el mayor problema no consiste en la observación sino en la
interpretación de la misma, que debe adecuarse en un primer enfoque a una de la teorías imperantes
en el momento.
La relación velocidad de alejamiento-distancia, derivada de la ley de Hubble, dice que cuanto
más lejos está una galaxia más rápido se aleja ahora de nosotros. Aunque todas las galaxias
fueran reduciendo paulatinamente su velocidad de alejamiento , se seguiría cumpliendo que la
velocidad de una galaxia lejana es mayor que la de una cercana, manteniendo siempre una
proporcionalidad velocidad-distancia.
La ley de Hubble-Lemaître dice que en cada momento de la historia del Universo hay una
proporción entre el corrimiento al rojo y la distancia (consecuentemente, también entre velocidad
y distancia) pero no dice, en sí misma, cómo evoluciona el Universo. No dice si la expansión se
acelera, se frena o si permanece constante. Los cálculos más recientes de la constante de
Hubble utilizando los datos del satélite WMAP (NASA), empezaron en el 2003 y permitieron dar
el valor de 71 ± 4(km/s)/Mpc para esta constante, lo que supone que el Universo tiene una edad
de 13.781,306 millones de años. En el 2006, los nuevos datos aportados por este satélite dieron
el valor de 70 (km/s)/Mpc, +2.4/-3.2, por lo que el Universo tendría una edad de 13.978,182
millones de años.
Claro que no todos los científicos pensaron que el Universo se expandía. El mismo Einstein
añadió a sus ecuaciones un termino llamado Constante Cosmológica con el fin de estabilizar a
sus ecuaciones de la Relatividad General y anular la expansión del citado Universo.
En la primera parte del siglo XX, Slipher, Hubble y otros hicieron las primeras medidas de
corrimientos al rojo y al azul de galaxias más allá de la Vía Láctea. Inicialmente interpretaron estos
desplazamientos al rojo y al azul como debidos únicamente al efecto Doppler, pero después Hubble
descubrió una leve correlación entre el incremento del desplazamiento al rojo y el incremento de la
distancia de galaxias. Los teóricos casi inmediatamente se dieron cuenta de que estas observaciones
se podían explicar por un mecanismo diferente de corrimiento al rojo. La ley de Hubble de la
correlación entre corrimientos al rojo y distancias es requerida por los modelos de cosmología
procedentes de la relatividad general que tienen una métrica de expansión del espacio. Como
resultado, los fotones propagándose a través del Universo en expansión son extendidos, creando
el corrimiento al rojo cosmológico. Esto difiere de los desplazamientos al rojo por efecto Doppler
descritos antes porque la velocidad de empuje (p.ej. la transformación de Lorentz) entre la fuente y el
observador no es debida a la transferencia clásica entre momento y energía, sino que en vez de ello
los fotones incrementan su longitud de onda y se desplazan hacia el rojo según el espacio que
están atravesando se expande. Z,el corrimiento al rojo, es un número adimensional razón entre las
longitudes de onda en el punto de emisión y recepción.
La reionización segun la teoria del Big Bang es un proceso que ocurrió tras la época en que
comenzó la formación de galaxias, y es la segunda mayor fase de cambio del hidrógeno en
el universo. La primera es la recombinación que ocurrió con un desplazamiento al rojo de z=1100 ,
400.000 años tras el Big Bang), en el tiempo en que el enfriamiento debido a la expansión del universo
lo condujo a una temperatura en que la tasa de recombinación del hidrógeno era mayor que la de
ionización, permitiendo que los protones se recombinasen con electrones para formar átomos neutros.
Se piensa que la reionización ocurrió cuando las primeras generaciones de estrellas de población
III y Cuasares emitieron radiación que afecto el Universo, volviendo a hacerlo un plasma ionizado
(610. Todo esto nos indica que el hidrogeno en
todas sus modalidades tanto neutras como ionizadas es ubicuo y que las radiaciones
electromagneticas al atravesarlo pueden desplazarse al rojo es decir aumentar su longitud de onda y
tanto mas cuanto mayor sea la distancia del viaje. De esta manera puede entenderse que el espacio
en si ,no se expande y que el corrimiento cosmologico al rojo es inducido por el gas mas común que
forma el 70% de la masa total de la materia del Cosmos. El hidrogeno. Otras posibilidades de
corrimiento al rojo son las denominados efectos Compton, Raman y Fritz Zwicky, del Instituto
Tecnológico de California (Caltech), en 1933.(3)
Para apoyar estas deducciones ,tenemos que estudiar tambien la temperatura del Fondo
Cosmico de Microndas (FCM) que es notablemente uniforme y cercana a los 2.7º Kelvin .Las
llamadas anisotropias que son como maximo de 10-5 º K serian las diferencias de temperatura
medidas entre diversos puntos del espacio. En la actualidad algunos piensan que esta temperatura
es un rasgo remanente o eco del Big Bang y que deberia aumentar con el desplazamiento al rojo
(Z). Ahora Z=0 y la temperatura es de 2.726+/-0.010 ºK. Pero todas las determinaciones anteriores
solo han logrado limites superiores , por lo que todavía formalmente la temperatura del FCM es
constante incluso con Z superiores a 2. Esto entra en contradicción con el concepto de expansión
del Universo. Los espectros también fueron detectados en la estructura fina del carbono ionizado y
del hidrogeno molecular.
La no uniformidad aleatoria en la expansión del universo no es suficiente para permitir la
formación de las galaxias. En presencia de una expansión rápida, la atracción gravitacional es
demasiado lenta para que se formen galaxias con cualquier modelo razonable de turbulencia, creada
por la propia expansión. La cuestión de cómo podía haber llegado a existir la estructura a gran escala
del universo, ha sido y es el gran problema no resuelto en la cosmología.
El problema de la isotropía en la FCM es que la temperatura en el espacio en direcciones opuestas
es casi exactamente la misma ,pero ¿como podrían estar en equilibrio termico entre si si no
pueden comunicarse?. Si pensamos el tiempo transcurrido final como de 14.000 millones de años
deducido de una Contante de Hubble de 70 km/sg por megaparsec segun WMAP, entonces estos
lugares remotos están separados por 28.000 millones de años lo que deja sin respuesta el porque
tienen la misma temperatura. Al estar separadas del doble de la edad del Universo, es suficiente
para hacer la pregunta sobre el problema del horizonte pero si nos fijamos en las primeras
perspectivas, es aun mas grave. En el momento en que se emitieron realmente los fotones, estos
habrían estado separados 100 veces la edad del universo, o 100 veces causalmente
desconectados. Este problema es una de las lineas de pensamiento que condujo a la hipótesis
inflacionaria planteada por Alan Guth en la decada de 1980 (4).La respuesta al problemas del
horizonte desde el punto de vista inflacionario es que hubo un periodo extremadamente rápido muy
temprano después del Big Bang que aumento el tamaño del Universo por 1020 o 1030 y que el
Universo observable actual esta dentro de esa expansión. La radiación que vemos es isótropa
porque todo ese espacio fue hinchado desde un volumen pequeño y tenia esencialmente idénticas
condiciones iniciales. Distintas observaciones indican que este problema es una de las lineas de
mayor conflictividad llevando al pensamiento que condujo a la hipotesis inflacionaria planteada por
Alan Guth en la decada de 1980 . Muchas observaciones indican que la cantidad de materia en el
Universo es sin duda superior a una decima parte y seguramente menos de diez veces la cantidad
critica necesaria para detener la expansión. Esta expansión es apenas abierta o apenas cerrada, o
«casi muy plana». He aquí una buena analogía -una pelota lanzada desde la tierra se ralentizará y
llegará un momento en que parará. Esa misma pelota lanzada con la misma velocidad desde un
pequeño asteroide, no se detendría nunca . En principio en esta tirada teórica desde el asteroide,
podría parecer, que se ha lanzado con justo la velocidad correcta, para que avance siempre,
disminuyendo la velocidad a cero en un tiempo y distancia infinitos. Pero a medida que pasara el
tiempo, habría una mayor evidencia, si se hubiera perdido la ventana de velocidad, aunque fuera
por una pequeña cantidad. Si después de 20 mil millones de años de viaje, todavía pareciera que se
había tirado con la velocidad correcta, entonces sería cierto que el lanzamiento inicial fue el preciso.
Por lo tanto cualquier desviación de «planitud» deberá volverse exagerado con el transcurso del
tiempo, y en la etapa actual del universo, pequeñas irregularidades deberían haber sido muy
amplificadas. Si la densidad del universo actual parece estar muy cerca de la densidad crítica,
entonces en épocas anteriores debió haber sido aún mucho mas «plana». Se le acredita a Alan
Guth, una conferencia sobre una influencia que lo puso en el camino «inflacionario»; señaló que
la planitud del universo de hoy, requiere que el mismo ya lo fuera en una parte en 1014, un
segundo después del Big Bang (4). Kaufmann (5) sugiere que justo después del Big Bang, la
densidad debe haber sido ¡igual a la densidad crítica con 50 cifras decimales!. A principios de
la década de 1980, Alan Guth propuso que hubo un breve período de expansión
extremadamente rápida tras el tiempo de Planck de 10-43 segundos. Este «modelo inflacionario»
era una forma de lidiar tanto con el problema de la planitud, como con el problema del
horizonte. Si el universo se infló por 20 a 30 órdenes de magnitud, entonces, las propiedades
de un volumen extremadamente pequeño, que podría haberse considerado estar íntimamente
conectado, se extiende sobre la totalidad del universo hoy conocido, contribuyendo tanto a la
planitud extrema como a la naturaleza extremadamente isotrópica de la radiación de fondo
cósmica (FCM).
EN RESUMEN : El FCM por sus características tan especiales pone en duda su origen y si tuvo
evolución. Nos lo encontramos sin haberlo previsto y no sabemos cual es su misión. Ademas
por las razones antes expuestas la idea de la expansión del Universo es altamente improbable.
De entrada no fue un eco del Big bang ya que si existió podríamos verlo ubicado en el plano del
Universo de dos maneras. Una por el aumento del calor puntual y regionalmente y otra por la
desviación al rojo cosmológica , también de forma puntual. Un evento sumamente energético
como el Big Bang no habría pasado desapercibido sobre este fondo tan uniforme. Por otro lado
es llamativo la rapidez de la interpretación como eco del Big Bang incluyendo a premios Nobel.
En conclusión el FCM excluye el comienzo del Universo como un hecho extremadamente
catastrófico. La explicación de su uniformidad nos hace pensar en formas de relación dentro de
un Cosmos marcado por una velocidad de la luz muy pequeña. De ahi la explicación de la
expansión del Universo a velocidades supraluminicas (1010 veces). De todas maneras si nos
decantamos por un Cosmos dentro de la realidad, tenemos que pensar en comunicación entre
la materia y la energía de forma continua a la manera cuántica como entrelazamiento y no
localidad. Y no poner limites a los parámetros del tiempo en grandes estructuras que por otra
parte deberían evolucionar de forma cíclica y continua. Por todo ello la teoría de la expansión
del Universo per se que arrastra a la materia no tiene base científica ni explicación lógica por su
demanda energética. Se explica por la absorción de la energía de los fotones en su viaje
espacial por el hidrogeno en todas sus formas lo que motiva un corrimiento al rojo Cosmológico
(Z =6-15 ) o mas.
BIBLIOGRAFIA
1.- Vargas GJF. Universo Big sin Bang.com, 2018,World Press.
2.- Hoyle, Fred; Hoyle, Geoffey (1986). Infierno. Ediciones Orbis. ISBN 978-84-7634-502-3.
3.- Zwicky, F. (febrero de 1937), «Nebulae as Gravitational Lenses», Physical Review 51 (4):
290, Bibcode:1937PhRv…51..290Z, doi:10.1103/PhysRev.51.290.
4.- Guth, Alan H. (1999). El universo inflacionario: la búsqueda de una nueva teoría sobre los
orígenes del cosmos(Editorial Debate edición). ISBN 978-84-8306-178-7.
5.- Kaufmann, William J, Universe, 3rd Edition, W.H. Freeman, 1991
