Los astrónomos estiman que el Big Bang ocurrió hace entre 10 y 20 mil millones de años. Estiman la edad del Universo de dos maneras: (a) buscando las estrellas más antiguas; y (b) midiendo la tasa de expansión del Universo y extrapolándola al Big Bang.
Las estrellas más antiguas Los astrónomos pueden averiguar las edades de algunas de las estrellas más antiguas del Universo mediante el estudio de los cúmulos globulares. Un cúmulo globular es una densa colección de cerca de un millón de estrellas, todas las cuales se formaron aproximadamente al mismo tiempo. La densidad de estrellas cerca del centro de un cúmulo globular es enorme. Si viviéramos cerca del centro de un cúmulo globular, habría varios cientos de miles de estrellas más cerca de nosotros que Alpha Centauri, nuestro vecino estelar actual más cercano.
El ciclo de vida de una estrella depende de su masa. Las estrellas de gran masa son mucho más brillantes que las estrellas de baja masa; por lo tanto, queman rápidamente su suministro de combustible de hidrógeno. Una estrella como el Sol tiene suficiente combustible en su núcleo para arder con su brillo actual durante aproximadamente 9 mil millones de años. Una estrella que es dos veces más masiva que el Sol quemará su suministro de combustible en solo 800 millones de años. Una estrella de 10 masas solares (una estrella que es 10 veces más masiva que el Sol) arde casi mil veces más brillante y tiene solo un suministro de combustible para 20 millones de años. Por el contrario, una estrella que es la mitad de masiva que el Sol se quema lo suficientemente lento como para que su combustible dure más de 20 mil millones de años.
Dado que todas las estrellas de un cúmulo globular se formaron aproximadamente al mismo tiempo, estos cúmulos pueden servir como relojes cósmicos. Si un cúmulo globular tiene más de 10 millones de años, entonces todas sus estrellas que queman hidrógeno serán menos masivas que 10 masas solares. Esto implica que ninguna estrella individual que queme hidrógeno será más de 1000 veces más brillante que el Sol. Si un cúmulo globular tiene más de 2.000 millones de años, entonces no habrá ninguna estrella que queme hidrógeno con una masa superior a 2 masas solares.
Los cúmulos globulares más antiguos contienen solo estrellas con una masa inferior a 0,7 masas solares. Estas estrellas de baja masa son mucho más tenues que el Sol. Esto sugiere que los cúmulos globulares más antiguos tienen entre 11 y 18 mil millones de años. La incertidumbre en esta estimación se debe a la dificultad para determinar la distancia exacta a un cúmulo globular (por lo tanto, una incertidumbre en el brillo (y la masa) de las estrellas en el cúmulo). Otra fuente de incertidumbre en esta estimación radica en nuestra ignorancia de algunos de los detalles más finos de la evolución estelar.
Extrapolando al Big Bang Otra forma de estimar la edad del Universo es medir la “constante de Hubble”. La constante de Hubble (H0) es una medida de la tasa de expansión actual del Universo. Los cosmólogos usan esta medida para extrapolar al Big Bang. Esta extrapolación depende de la densidad de corriente del Universo y de la composición del Universo.
Si el Universo es plano y está compuesto principalmente de materia, entonces la edad del Universo es 2/(3 H0). Si el Universo tiene una densidad de materia muy baja, entonces su edad extrapolada es mayor: 1/H0. Si la teoría de la relatividad general se modifica para incluir una constante cosmológica, entonces la edad inferida puede ser aún mayor.
Muchos astrónomos están trabajando arduamente para medir la constante de Hubble utilizando una variedad de técnicas diferentes. Las mejores estimaciones actuales de H0 oscilan entre 50 kilómetros/seg/Megaparsec y 100 km/s/Megaparsec. En unidades más familiares, los astrónomos creen que 1/H0 es entre 10 y 20 mil millones de años.
Si comparamos las dos determinaciones de edad, existe una crisis potencial. Si los astrónomos que estiman que 1/H0 es tan pequeño como 10 mil millones de años están en lo correcto, entonces la edad del Universo sería más corta que la edad de sus estrellas más antiguas. Esta contradicción implica que la teoría del Big Bang es incorrecta o que necesitamos modificar la relatividad general agregando una constante cosmológica.
Algunos astrónomos creen que esta crisis pasará tan pronto como mejoren nuestras mediciones. Si los astrónomos que han medido los valores más grandes de 1/H0 son correctos y las estimaciones más pequeñas de las edades de los cúmulos globulares también son correctas, entonces todo puede estar bien para la teoría del Big Bang.
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Los astrónomos estiman que el Big Bang ocurrió hace entre 10 y 20 mil millones de años. Estiman la edad del Universo de dos maneras: (a) buscando las estrellas más antiguas; y (b) midiendo la tasa de expansión del Universo y extrapolándola al Big Bang.
Las estrellas más antiguas
Los astrónomos pueden averiguar las edades de algunas de las estrellas más antiguas del Universo mediante el estudio de los cúmulos globulares. Un cúmulo globular es una densa colección de cerca de un millón de estrellas, todas las cuales se formaron aproximadamente al mismo tiempo. La densidad de estrellas cerca del centro de un cúmulo globular es enorme. Si viviéramos cerca del centro de un cúmulo globular, habría varios cientos de miles de estrellas más cerca de nosotros que Alpha Centauri, nuestro vecino estelar actual más cercano.
El ciclo de vida de una estrella depende de su masa. Las estrellas de gran masa son mucho más brillantes que las estrellas de baja masa; por lo tanto, queman rápidamente su suministro de combustible de hidrógeno. Una estrella como el Sol tiene suficiente combustible en su núcleo para arder con su brillo actual durante aproximadamente 9 mil millones de años. Una estrella que es dos veces más masiva que el Sol quemará su suministro de combustible en solo 800 millones de años. Una estrella de 10 masas solares (una estrella que es 10 veces más masiva que el Sol) arde casi mil veces más brillante y tiene solo un suministro de combustible para 20 millones de años. Por el contrario, una estrella que es la mitad de masiva que el Sol se quema lo suficientemente lento como para que su combustible dure más de 20 mil millones de años.
Dado que todas las estrellas de un cúmulo globular se formaron aproximadamente al mismo tiempo, estos cúmulos pueden servir como relojes cósmicos. Si un cúmulo globular tiene más de 10 millones de años, entonces todas sus estrellas que queman hidrógeno serán menos masivas que 10 masas solares. Esto implica que ninguna estrella individual que queme hidrógeno será más de 1000 veces más brillante que el Sol. Si un cúmulo globular tiene más de 2.000 millones de años, entonces no habrá ninguna estrella que queme hidrógeno con una masa superior a 2 masas solares.
Los cúmulos globulares más antiguos contienen solo estrellas con una masa inferior a 0,7 masas solares. Estas estrellas de baja masa son mucho más tenues que el Sol. Esto sugiere que los cúmulos globulares más antiguos tienen entre 11 y 18 mil millones de años. La incertidumbre en esta estimación se debe a la dificultad para determinar la distancia exacta a un cúmulo globular (por lo tanto, una incertidumbre en el brillo (y la masa) de las estrellas en el cúmulo). Otra fuente de incertidumbre en esta estimación radica en nuestra ignorancia de algunos de los detalles más finos de la evolución estelar.
Extrapolando al Big Bang
Otra forma de estimar la edad del Universo es medir la “constante de Hubble”. La constante de Hubble (H0) es una medida de la tasa de expansión actual del Universo. Los cosmólogos usan esta medida para extrapolar al Big Bang. Esta extrapolación depende de la densidad de corriente del Universo y de la composición del Universo.
Si el Universo es plano y está compuesto principalmente de materia, entonces la edad del Universo es 2/(3 H0). Si el Universo tiene una densidad de materia muy baja, entonces su edad extrapolada es mayor: 1/H0. Si la teoría de la relatividad general se modifica para incluir una constante cosmológica, entonces la edad inferida puede ser aún mayor.
Muchos astrónomos están trabajando arduamente para medir la constante de Hubble utilizando una variedad de técnicas diferentes. Las mejores estimaciones actuales de H0 oscilan entre 50 kilómetros/seg/Megaparsec y 100 km/s/Megaparsec. En unidades más familiares, los astrónomos creen que 1/H0 es entre 10 y 20 mil millones de años.
Si comparamos las dos determinaciones de edad, existe una crisis potencial. Si los astrónomos que estiman que 1/H0 es tan pequeño como 10 mil millones de años están en lo correcto, entonces la edad del Universo sería más corta que la edad de sus estrellas más antiguas. Esta contradicción implica que la teoría del Big Bang es incorrecta o que necesitamos modificar la relatividad general agregando una constante cosmológica.
Algunos astrónomos creen que esta crisis pasará tan pronto como mejoren nuestras mediciones. Si los astrónomos que han medido los valores más grandes de 1/H0 son correctos y las estimaciones más pequeñas de las edades de los cúmulos globulares también son correctas, entonces todo puede estar bien para la teoría del Big Bang.
PrisioneroEnArgentina.com
Febrero 18, 2023