Observaciones del JamesWebb reafirman teoría del Big Bang


Bien, empecemos por lo obvio. El Big Bang no está muerto. Las observaciones recientes del telescopio espacial James Webb no han refutado el big bang, a pesar de que ciertos artículos populares afirman lo contrario. Si eso es todo lo que necesitabas escuchar, que tengas un gran día. Dicho esto, las últimas observaciones de Webb revelan algunas cosas extrañas e inesperadas sobre el universo, y si desea saber más, siga leyendo.

JWST puede ver mucho más profundo que el Hubble. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Comencemos con los rumores. ¿Qué pasa con los nuevos datos de Webb que sugerirían que el Big Bang está mal? El mismo tipo de datos que Hubble nos dio hace años. En general, pensamos en la evidencia de que el Big Bang se centra en dos hechos: primero, que las galaxias más distantes tienen un corrimiento al rojo más alto que las más cercanas, y segundo, que el universo está lleno de un fondo cósmico de radiación de microondas. El primero sugiere que el universo se está expandiendo en todas direcciones, mientras que el segundo sugiere que alguna vez estuvo en un estado muy caliente y denso. Estos son dos de los Tres Pilares de datos que respaldan el big bang, siendo el tercero la abundancia relativa de elementos en el universo primitivo.

Pero estas observaciones son solo la base del modelo del Big Bang. Hace tiempo que ampliamos estos para crear el modelo estándar de cosmología, también conocido como modelo LCDM. Ese es un universo que comenzó con el Big Bang y está lleno de materia, materia oscura y energía oscura. Todo, desde la aceleración de la expansión cósmica hasta el agrupamiento de galaxias, respalda este modelo estándar. Y el modelo estándar hace predicciones sobre otras pruebas de observación, por lo que podemos demostrar aún más su validez. Ahí es donde entran en juego las últimas afirmaciones del «gran busto».

Diagrama que muestra el universo Lambda-CBR, desde el Big Bang hasta la era actual. Crédito: Alex Mittelmann/Coldcreation

Una de estas pruebas secundarias se conoce como prueba de brillo superficial de Tolman. Fue propuesto por primera vez en la década de 1930 por Richard C. Tolman y compara el brillo aparente de una galaxia con su tamaño aparente. La relación entre el brillo y el tamaño se conoce como brillo superficial. En general, cuanto más grande sea una galaxia, más brillante debería ser, por lo que el brillo de la superficie de todas las galaxias debería ser aproximadamente el mismo. Las galaxias más distantes parecerían más tenues, pero también tendrían un tamaño aparente más pequeño, por lo que el brillo de la superficie seguiría siendo el mismo. La prueba de Tolman predice que en un universo estático que no se expande, el brillo de la superficie de todas las galaxias debería ser aproximadamente el mismo, independientemente de la distancia.

Esto no es lo que vemos. Lo que observamos es que las galaxias más distantes tienen un brillo superficial más tenue que las más cercanas. La cantidad de oscurecimiento es proporcional a la cantidad de corrimiento al rojo que tiene la galaxia. Podría pensar que esto prueba que todas esas galaxias distantes se están alejando de nosotros, pero en realidad no es así. Si esas galaxias distantes se estuvieran alejando, tendrías dos efectos de atenuación. El desplazamiento hacia el rojo y la distancia cada vez mayor. La prueba de Tolman predice que en un universo en expansión simple, el brillo de la superficie de las galaxias debería disminuir proporcionalmente tanto al corrimiento al rojo como a la distancia. Sólo vemos los efectos del corrimiento al rojo.

Este hecho ha llevado a algunos a proponer un universo estático donde la luz pierde energía espontáneamente con el tiempo. Es la llamada hipótesis de la luz cansada, y es muy popular entre los oponentes del big bang. Si el universo es estático y la luz está cansada, entonces la prueba de Tolman predice exactamente lo que observamos. Por lo tanto, no hay gran explosión.

En 2014, Eric Lerner et al publicaron un artículo que señalaba exactamente este punto. Causó una ráfaga de “¡Big Bang Dead!” artículos en los medios populares. Las últimas afirmaciones sobre Webb matando el big bang comenzaron con un artículo popular del mismo Eric Lerner. Aqui estamos. Para ser justos, en 2014, las observaciones del Hubble respaldaron la afirmación de Lerner, al igual que las últimas observaciones de Webb. Pero lo que Lerner omitió convenientemente de su artículo es que las observaciones de Hubble y Webb también respaldan el modelo LCDM.

Es un error común pensar que el corrimiento al rojo prueba que las galaxias se están alejando de nosotros. no lo son Las galaxias distantes no están acelerando a través del espacio. El espacio mismo se está expandiendo, poniendo una mayor distancia entre nosotros. Es una diferencia sutil, pero significa que el corrimiento al rojo galáctico es causado por la expansión cósmica, no por el movimiento relativo. También significa que las galaxias distantes parecen un poco más grandes de lo que serían en un universo estático. Son distantes y pequeños, pero la expansión del espacio da la ilusión de que son más grandes. Como resultado, el brillo de la superficie de las galaxias distantes se atenúa solo en proporción al corrimiento al rojo.

El corrimiento al rojo cósmico no es causado por el efecto Doppler. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Por supuesto, sabemos que la luz cansada es incorrecta debido al fondo cósmico de microondas. Un universo estático y de luz cansada no tendría ningún calor remanente de una bola de fuego primordial. Sin mencionar el hecho de que las galaxias distantes aparecerían borrosas (no lo hacen), y las supernovas distantes no estarían dilatadas en el tiempo por la expansión cósmica (lo están). El único modelo que respalda toda la evidencia es el Big Bang. El argumento de Lerner es antiguo y ha sido refutado durante mucho tiempo.

Dicho todo esto, el telescopio espacial James Webb ha encontrado algunas cosas inusuales. Lo más significativo es que ha encontrado más galaxias y más galaxias distantes de las que debería haber, y eso podría conducir a algunos cambios revolucionarios en nuestro modelo estándar. Nuestro entendimiento actual es que después del Big Bang, el universo pasó por un período conocido como la edad oscura.

El corrimiento al rojo cósmico no es causado por el efecto Doppler. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Durante este período, la primera luz del cosmos se había desvanecido y las primeras estrellas y galaxias aún no se habían formado. Webb es tan sensible que puede ver algunas de las galaxias más jóvenes que se formaron justo después de la Edad Media. Esperaríamos que esas galaxias jóvenes fueran menos numerosas y menos desarrolladas que las galaxias posteriores. Pero las observaciones de Webb han encontrado galaxias muy jóvenes y muy desplazadas hacia el rojo que son comunes y sorprendentemente maduras.

Es el tipo de datos desconcertantes e inesperados que esperaban los astrónomos. Es por eso que queríamos construir el telescopio Webb en primer lugar. Y nos dice que si bien el modelo del big bang no está mal, algunas de nuestras suposiciones al respecto podrían estarlo.

Con información de UniverseToday.com

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