Ciencia: Cosmología física

Ciencia: Cosmología física

Cosmología física es el estudio del origen, la evolución y el destino del Universo utilizando los modelos terrenos de la física. La cosmología física se desarrolló como ciencia durante la primera mitad del siglo XX como consecuencia de los acontecimientos detallados a continuación:


Entre 1915 y 1916, Albert Einstein formula la teoría general de la relatividad, que será la teoría marco de los modelos matemáticos del universo. Al mismo tiempo, formula el primer modelo matemático del universo, conocido como universo estático y, donde introduce la famosa constante cosmológica y la hipótesis conocida como principio cosmológico, que establece que el universo es homogéneo e isótropo a gran escala, lo que significa que tiene la misma apariencia general observado desde cualquier lugar.

Para 1916-1917, el astrónomo Willem de Sitter formula un modelo estático de universo vacío de materia con la constante cosmológica donde los objetos astronómicos alejados tenían que presentar corrimientos al rojo en sus líneas espectrales.


De 1920 a 1921, tiene lugar el Gran Debate entre los astrónomos Heber Curtis y Harlow Shapley el cual estableció la naturaleza extragaláctica de las nebulosas espirales cuando se pensaba que la Vía Láctea constituía todo el universo.


1922-1924. El físico ruso Alexander Friedmann publica la primera solución matemática a las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, que representan a un universo en expansión. En un artículo de 1922 publica la solución para un universo finito y en 1924 la de un universo infinito.

En 1929, Edwin Hubble establece una relación lineal entre la distancia y el corrimiento al rojo de las nebulosas espirales que ya había sido observado por el astrónomo Vesto Slipher en 1909. Esta relación se conocerá como Ley de Hubble.El sacerdote y astrónomo belga Georges Édouard Lemaître esboza su hipótesis del átomo primitivo donde sugería que el universo había nacido de un solo cuanto de energía.

1930. El sacerdote y astrónomo belga Georges Édouard Lemaître realiza su hipótesis del átomo primitivo donde sugería que el universo había nacido de un solo cuanto de energía.

1931. Milton Humason, colaborador de Hubble, dio la interpretación de los corrimientos al rojo como efecto Doppler debido a la velocidad de alejamiento de las nebulosas espirales.

1933. El astrónomo suizo Fritz Zwicky publicó un estudio de la distribución de las galaxias sugiriendo que estaban permanente ligadas por su mutua atracción gravitacional. Zwicky señaló sin embargo que no bastaba la cantidad de masa realmente observada en la forma de las galaxias para dar cuenta de la intensidad requerida del campo gravitatorio. Se introducía así el problema de la materia oscura.

1948. Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle proponen el modelo de estado estacionario, donde el universo no solo tiene la misma apariencia a gran escala visto desde cualquier lugar, sino que la tiene vista en cualquier época.

1948. George Gamow y Ralph A. Alpher publicaron un artículo donde estudian las síntesis de los elementos químicos ligeros en el reactor nuclear que fue el universo primitivo, conocida como nucleosíntesis primordial. En el mismo año, el mismo Alpher y Robert Herman mejoran los cálculos y hacen la primera predicción de la existencia de la radiación de fondo de microondas.

1965. Arno Penzias y Bob Wilson de los laboratorios Bell Telephone descubren la señal de radio que fue rápidamente interpretada como la radiación de fondo de microondas que supondría una observación crucial que convertiría al modelo del Big Bang en el modelo físico estándar para describir el universo. Durante el resto del siglo XX se produjo la consolidación de este modelo y se reunieron las evidencias observacionales que establecen los siguientes hechos fuera de cualquier duda razonable:


– El universo está en expansión, en el sentido de que la distancia entre cualquier par de galaxias lejanas se está incrementando con el tiempo.
– La dinámica de la expansión está con muy buena aproximación descrita por la teoría general de la relatividad de Einstein.
– El universo se expande a partir de un estado inicial de alta densidad y temperatura donde se formaron los elementos químicos ligeros, estado a veces denominado Big Bang o Gran Explosión.

1981. Alan Guth propone el escenario de universo con una tasa tremenda de expansión en sus primeros instantes conocido como inflación cósmica.

1990. Los resultados preliminares del satélite COBE muestra que el espectro de la Radiación de fondo de microondas es el de un cuerpo negro a 2,7 kelvin con una precisión de una parte en cien mil.

satélite COBE

1998. Un grupo de astrónomos liderado por Adam Riess y Saul Perlmutter descubren la Aceleración de la expansión del universo mediante el estudio de supernovas de tipo Ia, lo que constituye la primera evidencia observacional de la existencia de una constante cosmológica o de un campo escalar más general conocido como energía oscura.

2003. La sonda WMAP (sucesora de COBE), obtiene un espectro de la Radiación de fondo de microondas más preciso, que confirma las observaciones que se habían realizado hasta la fecha por numerosos experimentos que favorecen con gran precisión un universo de materia oscura fría dominado por una constante cosmológica y con una edad de 13700 millones de años, con una precisión de 200 millones de años arriba o abajo.

2013. La misión Planck obtiene los resultados más precisos hasta la fecha, con una estimación de un 68,3% de energía oscura, un 26,8% de materia oscura y un 4,9% de materia ordinaria, y una edad del universo de unos 13810 millones de años, con una precisión de 50 millones de años arriba o abajo.

2019. James Peebles, Michel Mayor y Didier Queloz ganan el Nobel de Física por su contribución al entendimiento del universo.

El Premio Nobel de Física ha recaído en el astrofísico canadiense-estadounidense James Peebles y en los suizos Michel Mayor y Didier Queloz, “por su contribución al entendimiento de la evolución del universo y el lugar de la Tierra en el cosmos”, ha informado la Real Academia de las Ciencias de Suecia.

Según el fallo del jurado, Peebles, profesor en Princeton, ha sido reconocido por sus “descubrimientos teóricos en cosmología física”. Predijo algunas de las más importantes propiedades de las fluctuaciones del fondo de radiación de microondas ya en la década de 1970. Más tarde desarrolló las bases para la descripción estadística de la estructura del universo.

El marco teórico desarrollado a lo largo de dos décadas por Peebles es la base de nuestra comprensión moderna de la historia del universo, desde el Big Bang hasta nuestros días, según el comité Nobel.

Michel Mayor (profesor suizo del Departamento de Astronomía de la Universidad de Ginebra), y Queloz (astrónomo del mismo centro universitario) lo han sido por el descubrimiento en 1995 del primer planeta fuera de nuestro Sistema Solar, un “exoplaneta orbitando una estrella como el Sol”, en concreto 51 Pegasi b.

51 Pegasi b

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