De Einstein a Penzias y Wilson: así supimos que el universo está en expansión

Que el universo está en expansión continua se deduce de las ecuaciones de la relatividad general, algo que Einstein se negó en un principio a creer. Esta es la historia de cómo llegamos a convencernos de que realmente era así.

La idea de un universo hinchándose como un globo no suele llamarnos ya la atención. Y no porque la comprendamos, sino porque estamos habituados a escucharla. Cuando Einstein descubrió esta consecuencia de la teoría general de la relatividad no pudo creérsela. Para evitarlo, modificó las ecuaciones introduciendo un término ajeno a la teoría que detenía la expansión: la constante cosmológica, que convertía el universo en algo más aceptable para su mente. Cuando tiempo después el astrónomo Edwin Hubble descubrió la expansión del universo, se cuenta que Einstein dijo que la introducción de la constante cosmológica había sido el mayor error de su vida.

Un universo en expansión implica una serie de interrogantes que uno estático no hace. Proyectando la película hacia atrás veremos al universo encogerse hasta... ¿qué? Hasta verlo convertido en un punto de densidad y temperatura infinitas. Estas reflexiones motivaron la aparición de una nueva cosmología: la hipótesis del Big Bang o Gran Explosión. ¿Cómo podemos imaginar un suceso tan extraordinario? De entrada, la expansión del universo suele representarse mentalmente con la imagen de un globo inflándose con galaxias pintadas en su superficie. Es una visión del universo que induce a error pues el globo se expande dentro de algo mientras que el universo lo hace dentro de nada. Ese es el problema de las analogías. Sirven para visualizar conceptos difíciles, pero no representan la realidad.

Lo mismo ocurre con la Gran Explosión. Cuando nos hablan de explosiones tenemos en la cabeza bombas, voladuras... El inicio del universo tampoco puede verse así. Fue una “explosión” completamente diferente a lo que podríamos imaginar, pues en ella se creó todo: materia, energía, espacio y tiempo. Tan extraño resulta a nuestras mentes, que aceptamos con dificultad que no tiene sentido preguntarse lo que había antes porque el antes no existía. No había tiempo. Ni podía explotar dentro de nada porque no había espacio. De hecho, no hay nada más allá, porque el universo no está dentro de ninguna habitación divina. 

Ahora bien, si el universo se originó con una formidable explosión, si todo comenzó como una monumental traca, ¿no es posible que aún podamos escuchar el impresionante chupinazo inicial?

Un conjunto de casualidades

Así pensaba en 1965 un cosmólogo llamado Jim Peebles. Peebles se puso a calcular lo que sucedería si realmente el universo hubiese nacido de este modo y descubrió que hoy día tendríamos que ser capaces no de escuchar, sino de ver un fondo de radiación de microondas cubriendo todo el espacio. Este fondo de radiación sería como el eco de la tremenda explosión inicial. Peebles escribió sus ideas en un artículo que envió a la revista Phy­sical Re­view en marzo de 1965, pero el artículo fue rechazado.

Sin embargo el mes anterior Peebles había sido invitado por la Universidad John Hopkins en Bal­timore para hablar sobre su trabajo. El 19 de febrero presentó sus ideas y lo que ocurrió a con­tinuación es una de esas cadenas de coincidencias con las que nos obsequia la vida. A la charla de Peebles asistía un radioastrónomo de la Carnegie Institution de Washington, Kenneth Turner. Turner era, además, un viejo amigo de Peebles de sus días de estudiantes en Princeton.

Fascinado con la idea, Turner se la comentó a otro radioastrónomo amigo suyo, Ber­nard Burke. Burke, por su parte, durante una con­versación informal con otro colega llamado Arno Penzias le preguntó cómo iban las mediciones en la nueva antena que los Laboratorios Bell estaban constru­yendo. Penzias le mencionó que tenían ciertos problemas porque habían detectado unas señales completamente inexplicables. Burke se acordó de lo que le había comentado Turner y le dijo a Penzias que había un grupo de físicos teóricos en Princeton que quizá pu­dieran arrojar algo de luz sobre el problema. Penzias llamó a Princeton y el grupo de cosmólogos al que pertenecía Peebles se puso en camino hacia Crawford Hill, el lugar donde Laboratorios Bell estaba poniendo en fun­cionamiento su nueva antena de radio. 

El resto es historia.

Así fue cómo, de esta manera tan casual, se encontró la prueba experimen­tal de que hace mucho, mucho tiempo, una gran explosión marcó el origen del universo en que vivimos.

Referencias:

Silk, J. (2000) The Big Bang, Times Books

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Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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