Cosmología, Efecto Doppler-corrimiento al rojo y edad del universo

Actividad demostrativa

I. Cosmología

La cosmología es aquella rama de la Astronomía que se ocupa del estudio de las leyes generales del origen del mundo y la evolución del universo, es decir, la cosmología es el estudio a gran escala tanto de la estructura como de la historia del universo así como del lugar que ocupa la humanidad en él.

En 1730, el término Cosmología fue empleado por primera vez en la obra Cosmología Generalis de Christian Wolff, en realidad, el estudio del universo llevaba ya unos cuantos años más y además el compromiso de otras ciencias y disciplinas como ser la física, la astronomía, el esoterismo, la religión y la filosofía.

La cosmología se divide en dos tipos, la cosmología física, que se ocupa de estudiar la estructura a sgran escala y la dinámica del universo, muy especialmente se ocupa de responder preguntas tales como el origen, la evolución y el destino del universo. Y por otro lado la cosmología alternativa, la cual representa todas aquellas teorías, modelos o ideas que contradicen el modelo estándar propuesto por la cosmología física.

La cosmología física tiene como puntapié de desarrollo a la Teoria general de la relatividad formulada por Albert Einstein y por otra parte al mejoramiento en las observaciones astronómicas de objetos que se encuentran situados extremadamente lejos. Tal situación disparó que los investigadores pasen de la especulación a la búsqueda científica de los orígenes del universo, un ejemplo claro de ello es la teoría del Big bang, erigida de alguna manera como la respuesta estándar abonada por la mayor parte de los cosmólogos por la amplitud de fenómenos que supone.

La historia de la cosmología moderna arranca a principios del siglo XX. Por aquella época se debatía sobre la posibilidad de que nuestra Galaxia, la Vía Láctea, contuviera todas las estrellas presentes en el Universo y que, fuera de ella, tan sólo hubiera un gran vacío cósmico (el Gran Debate). Hacia los años 30, el astrónomo americano Edwin Hubble (1899-1953) sentó las bases empíricas de la cosmología actual al descubrir que algunas nebulosas, como Andrómeda, no eran nubes de gas situadas entre las estrellas, sino otros sistemas estelares parecidos a la Vía Láctea, externos a la misma. Al intentar determinar la distancia a esos objetos, que pasaron a llamarse galaxias, Hubble realizó al poco tiempo otro notable descubrimiento: el espectro de la luz procedente de las galaxias estaba tanto más corrido hacia el rojo cuanto menor era su luminosidad aparente (Ley de Hubble). Interpretando dicho corrimiento al rojo como debido al efecto Doppler, eso indicaba que las galaxias se alejaban de la Vía Láctea a una velocidad proporcional a su distancia.

 Con esos dos descubrimientos nuestra concepción del Universo sufría una revolución semejante a la producida en el siglo XVI con Copérnico. El Universo pasaba a estar lleno de galaxias distribuidas uniformemente hasta los confines del espacio y alejándose las unas de las otras como si el Universo estuviera expandiéndose a idéntico ritmo en todas partes. Evidentemente las galaxias no dejaban de atraerse las unas a las otras por efecto de la gravedad, por lo que dicha expansión debía ir frenándose lentamente con el paso del tiempo.

 Para determinar la posible evolución del Universo se requería pues una teoría gravitatoria. Por desgracia la teoría de la Gravitación Universal de Newton era insuficiente, pero pocos años antes Albert Einstein (1879-1955) había desarrollado una nueva teoría, la Relatividad General (RG) que sí permitía ese estudio.

El primer modelo cosmológico desarrollado por Einstein antes de que Hubble descubriera las galaxias y su movimiento de recesión, suponía que el Universo era estático. Para que esto fuera posible Einstein había tenido que incluir la llamada constante cosmológica en sus ecuaciones de la RG a fin de que hubiera una fuerza repulsiva de origen geométrico capaz de compensar la atracción debida al contenido en masa y energía del Universo. Cuando más tarde quedó claro que el universo no era estático, Einstein se apresuró a borrar la famosa constante cosmológica de todas sus ecuaciones sin sospechar que con el tiempo volvería a ser necesaria.