Representación del Big Bang.
Vía Pixabay.

El “origen” de nuestro universo es una de las preguntas que más ha intrigado a la humanidad desde sus inicios. Por esto, a lo largo de la historia hemos desarrollado infinitas narrativas, científicas o supernaturales, para explicarlo. En la actualidad, se ha logrado llegar a un acuerdo alrededor de la teoría del Big Bang, cuyas primeras evidencias descubrimos prácticamente por accidente.

La idea que el universo tuvo un punto de origen en el tiempo que marcó un antes y un después no nos es extraña en la actualidad. Sin embargo, tan solo cuántas décadas atrás el mundo no estaba tan seguro sobre esta teoría.

Debido a esto, el descubrimiento que les ganaría a los astrónomos Robert Wilson y Arno Penzias el Nobel de Física de 1978 llegó para cambiar nuestra historia y la forma en la que veíamos nuestro propio mundo. Todo nacido de una observaciones que, sin buscarlo, se convirtieron en la piedra angular que sustentó la explicación del origen de nuestro universo.

Los descubridores de las primeras evidencias del Big Bang

Robert Wilson y Arno Penzias.
Robert Wilson y Arno Penzias, los descubridores de las primeras evidencias que comprobaron la teoría del Big Bang.

El astrónomo estadounidense Robert Wilson y el alemán Arno Penzias entraron en contacto por primera vez cuando comenzaron a trabajar mano a mano en 1963 para Bell Laboratories, en Crawford Hill, Nueva Jersey.

Penzias nació del 23 de abril de 1933 en Munich, Alemania. Durante sus primeros 6 años de vida pudo disfrutar de cierta tranquilidad en el territorio alemán. Sin embargo, a medida que se aproximaba la Segunda Guerra Mundial, su familia tuvo que huir para no ser otra víctima de los nazis.

Fue así cómo finalmente, cuando tenía aproximadamente 9 años, pisó por primera vez suelo estadounidense. Inmediatamente sus padres se pusieron a trabajar mientras él y su hermano estudiaban. Luego de recibir el nivel básico de educación, servir para el ejército y contraer matrimonio, Penzias finalmente iniciaría sus estudios superiores en 1956.

Para 1961, entraría a trabajar “temporalmente” para Bell Laboratories, pero se quedaría allí por los siguientes 37 años.

Por su parte, nacido el 10 de enero de 1936 en Texas, Estados Unidos, Wilson sería el último de la dupla en llegar a los ahora cerrados laboratorios. Pasaría primero por la Universidad Rice y se graduaría con honores en Física. Luego de esto, en 1962 obtendría su título de postgrado en Caltech (California Institute of Technology).

Las colaboraciones de Penzias y Wilson comenzarían entonces en 1963, en un nuevo radiotelescopio creado para medir las emisiones de radio de la Vía Láctea. Su misión era identificar específicamente estas señales que viajaban por el espacio. Sin embargo, sus observaciones los llevarían mucho más lejos de lo que cualquiera habría esperado.

¿Cómo ocurrió el gran descubrimiento?

Una vez la dupla de científicos comenzó a registrar sus observaciones, rápidamente notaron una particular fuente de “ruido” en su equipo recién construido. Así como la estática puede dañar las señales de una emisora de radio, esta “interferencia” evitaba que los investigadores registraran claramente las señales que buscaban.

Debido a esto, tanto Wilson como Penzias se preocuparon por identificar la fuente de este ruido y eliminarlo para poder seguir con su proyecto. Sin embargo, eliminar las que serían luego las primeras evidencias del Big Bang simplemente era una tarea imposible. Esto ya que las señales se extienden uniformemente en todo el universo, motivo por el cual, sin importar a dónde apuntaran, la interferencia no se iba.

Para este punto, el par de científicos estaba particularmente frustrado. Pero no detuvieron sus investigaciones. De hecho, realizaron una revisión y limpieza generalizada de toda la gran instalación del radiotelescopio, pensando que algún sucio o malfuncionamiento podía ser el causante de la interferencia.

Sobre el “ruido”, las palomas y un hallazgo accidental

Antena de los Laboratorios Bell en Holmdel.
Antena de los Laboratorios Bell en Holmdel en Nueva Jersey. / Crédito: NASA.

Una vez Penzias y Wilson habían hecho la revisión de todos los equipos, notaron que una pareja de palomas parecía haber hecho un nido en su instalación. Pensando que tal vez ellas eran las culpables del ruido, derribaron el nido y limpiaron todos los desechos de paloma que se habían acumulado allí.

Como nos podemos imaginar ahora, el ruido no se detuvo. Por esto, los científicos simplemente tomaron una decisión: ignorarían el problema, tomarían sus mediciones y, si persistía, entonces lo estudiarían de nuevo. El ruido se convirtió entonces en una constante, como un latido, en todas su mediciones.

Para 1964, la radicación del Big Bang claramente no había ido a ninguna parte y los investigadores se quedaban sin ideas. Ya las fallas estructurales estaban descartadas, entonces, solo quedaba pensar en qué señal captada por el radiotelescopio podía causar una interferencia tal.

Hasta entonces, ninguno de los conocimientos que se tenían sobre el espacio respaldaban la continuidad y uniformidad del “ruido” detectado. Wilson y Penzias se habían topado con algo nuevo, habían descubierto las primeras evidencias de que la historia de nuestro universo comenzó con un Big Bang.

¿Qué fue exactamente lo que se descubrió?

En su momento, los investigadores se toparon con lo que ahora llamamos CMB (cosmic microwave background radiation), radiación cósmica de fondo o radiación cósmica de microondas. Básicamente, esta es el residuo primigenio de luz que quejó luego de la gran explosión que creó nuestro universo.

A medida que este se ha expandido durante los miles de millones de años de su existencia, esta radiación de luz se ha ido expandiendo también. Ella es capaz de abarcar el universo en todas sus direcciones y, ahora que este ha aumentado tanto sus límites, su presencia se puede sentir cómo una débil estática, en lugar de la potente energía cósmica que debió ser en sus primeros momentos.

Actualmente, gracias a variados estudios posteriores, sabemos que esta tiene una temperatura de 2,725 K°, que tiene una frecuencia de 160,2 GHz y que su longitud de onda es de 1,9 mm. Pero, para mediados de los sesenta, para Penzias y Wilson era aún tan solo un muy molesto e inexplicable ruido.

El Big Bang, un asunto de teoría y práctica

Desde los veinte, antes de que tanto Wilson como Arso siquiera existieran, ya había en el mundo científico una batalla feroz entre dos teorías. Por un lado, estaba la planteada por Edwin Hubble, conocida como el “Modelo del Big Bang”. Por el otro, la de Fred Hoyle, Thomas Gold y Hermann Bondi, llamada “Modelo del Estado Estacionario”.

La primera planteaba la ya conocida idea de que el espacio inició luego de una gran explosión y que está en constante expansión. Por su parte, la segunda declaraba que el espacio siempre había existido como un elemento fijo e invariable, pero que constantemente se renovaba (como una forma de explicar la constante expansión de este).

Para intentar explicar la primera teoría, los físicos Robert Dicke y James Peebles de la Universidad de Princeton plantearon a inicios de los sesenta la posibilidad de que las CMB existieran. Lo particular del caso es que, casi paralelamente, Arso y Wilson estaban descubriendo las señales que sustentarían la teoría de Dicke y Peebles, consolidando lo que fueron las primeras evidencias del Big Bang.

Cuando Arso y Wilson se enteraron de las ideas de Dicke y Peebles se comunicaron con estos para comunicarles que sus descubrimientos ya habían comprobado sus planteamientos.

Tras ponerse de acuerdo, ambos equipos publicaron sus estudios en el mismo número de Astrophysical Journal. Arso y Wilson presentaron observaciones, sin plantear una explicación, mientras Dicke y Peebles plantearon la teoría sin mencionar las evidencias. De este modo, cada grupo tuvo el crédito que se merecía por su parte en un descubrimiento que sería complementario.

En 1965 el descubrimiento se hizo público al mundo en The New York Times y, unas décadas más tarde, en 1978, Arso y Wilson compartirían el Nobel de Física “por su descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas”.

Las primeras evidencias del Big Bang cambiaron nuestra historia

La llegada de estas nuevas evidencias no solo las convirtió en las primeras en confirmar absolutamente la teoría del Big Bang, sino que negó finalmente el “Modelo del Estado Estacionario” –ya que este no era capaz de explicar la presencia de CMB en todo el universo–.

Desde entonces, tenemos una idea mucho más clara del verdadero punto de inicio de la historia del universo. Ahora, se han hecho nuevas investigaciones intentando determinar qué había antes de la gran explosión. Sin embargo, se encuentre lo que se encuentre, el Big Bang como el gran marcador del antes y después de nuestra historia ya no cambiará.

Actualmente, Arson continúa participando en investigación científica, mientras que Wilson se ha retirado para pasar tiempo con su familia. Pero, hagan lo que hagan en la actualidad, el trabajo de ambos ya está hecho.

Gracias a su colaboración, nacida de la casualidad, y a su gran descubrimiento, envuelto en una observación accidental, los nombres de este par de científicos quedarán en la historia como los de aquellos que comprobaron la teoría del Big Bang –y también como los que dieron pie al desarrollo de la cosmología experimental–.