La teoría del big bang del origen del universo es un resultado lógico del descubrimiento por el astrónomo Edwin Hubble de que el universo se está expandiendo. Si la expansión pudiera revertirse, todo el universo, en algún momento, se contraería en un solo punto en el espacio. Los científicos han deducido las condiciones y la temperatura del universo en un momento infinitesimalmente cercano a esta singularidad basándose en observaciones del universo actual.
La singularidad primordial
Una singularidad es una región del espacio-tiempo en la que la materia está tan compactada que las leyes gravitacionales explicadas por la relatividad general se rompen. En una singularidad, el volumen del espacio es cero y su densidad es infinita. Otra forma de decir esto es que la curvatura del espacio-tiempo es infinita. Los científicos creen que tal singularidad existe en el núcleo de un agujero negro, que ocurre cuando un sol supermasivo llega al final de su vida e implosiona. La relatividad general también exige que dicha singularidad exista al comienzo de un universo en expansión.
El Big Bang
El big bang es el instante en que la singularidad primordial se convirtió en el universo. Basado en observaciones de objetos distantes y mediciones de la radiación cósmica de fondo, los científicos han deducido la temperatura en la hora de Planck, que es de 10 millones de billones de billones de billonésimas de segundo. En ese instante, la temperatura era de 100 millones de billones de billones de kelvin (180 millones de billones de billones de grados Fahrenheit). El universo atravesó un período de expansión acelerada que terminó mucho antes de que transcurriera un segundo. En ese momento, se había enfriado a una temperatura de 100 mil millones de grados Kelvin (180 mil millones de grados Fahrenheit).
Los primeros momentos de la historia
Aproximadamente un segundo después del Big Bang, el universo era unas 400.000 veces más denso que el agua y la temperatura era de 10.000 millones de grados Kelvin. La materia estaba formada principalmente por protones y neutrones. Después de 13,8 segundos, la temperatura había bajado a 3 mil millones de kelvins, y tres minutos y 45 segundos después, había bajado a mil millones de kelvins. En este punto, los neutrones y protones comenzaron a formar núcleos de helio. Los primeros átomos no se formaron hasta 700.000 años después del Big Bang. Para entonces, la temperatura había bajado a varios miles de kelvin, que era lo suficientemente fría como para que los protones y los electrones formaran átomos de hidrógeno.
Confirmando la Teoría
Además del descubrimiento de Hubble de que el universo se está expandiendo, que llevó al desarrollo de la teoría del Big Bang en primer lugar, existen otras dos razones para aceptar la teoría. Una es que predice que el helio formado en el momento del Big Bang debería representar el 25 por ciento de la masa del universo, que es lo que observan los astrofísicos. La otra es que predice que la temperatura de la radiación cósmica de fondo, la resplandor del Big Bang - debería estar 3 grados por encima del cero absoluto, y las observaciones también han confirmó esto.