Estamos en la Era Estelar del Cosmos ¿Qué ocurrió anteriormente y qué vendrá mas tarde?

Estamos viviendo la Era estelar del Cosmos, y eso hace que nos preguntemos, ¿hacia dónde vamos actualmente? ¿Qué nos espera en las siguientes decenios?

A los humanos les encanta poner las cosas ordenadamente en cajas y categorías. Nos gustan estas divisiones regulares. Por lo tanto, no es asombroso que inclusive la cronología del cosmos esté dividida en eras, eras y edades, correspondientes a períodos en los que nuestro universo estaba haciendo cosas muy distintas.

Conocemos dónde estamos y qué ha estado haciendo el cosmos durante la mayor parte de su epoca. igualmente poseemos una buena indicación de hacia dónde se dirige durante los próximos 80 mil millones de años. Pero vaya lo suficientemente lejos en cada dirección y encontrará grandes incertidumbres y múltiples incógnitas.

Usted está aquí: la era Estelífera

Dependiendo de a qué físico le pregunte, esta pudiera ser la segunda era del cosmos, la penúltima era del cosmos o una de las múltiples eras que han pasado y están por llegar. No importa la definición, aquí es donde estamos: la era estelar. El tiempo de los astros, de las galaxias y de la vida.

Este tiempo del cosmos empezó unos 150 millones de años mas tarde del Big Bang y se espera que dure quizás hasta llegar al punto en que el cosmos pueda celebrar su cumpleaños número 100 mil millones, en el interior de 86 mil millones de años.

Esta era está marcada por diversos acontecimientos importantes que han dado forma al cosmos y continuarán haciéndolo durante mucho tiempo. El primero es la creación de la primera estrella y el ensamblaje de las primeras galaxias.

(Public domain)

Poseemos múltiples incertidumbres sobre cómo ocurrió eso, pero los telescopios futuros deberían ayudarnos a entender. Estas estrellas fueron la segunda luz del cosmos, mas tarde del Big Bang, y contribuyeron a la reionización del universo. La luz desgarró los electrones de los átomos de hidrógeno (ionizándolos) que se localizan en las nubes en todo el cosmos. Esto originó que el cosmos fuera transparente.

Después, durante miles de millones de años, esas nubes colapsaron sobre sí mismas formando estrellas tras estrellas, un período denominado mediodía cósmico donde el cosmos se encontraba en su punto más activo. El cosmos aun está produciendo estrellas, pero a un ritmo mucho menor y continuará haciéndolo durante bastantes miles de millones de años.

El otro suceso notable es que hace mas o menos cuatro mil millones de años, la expansión del cosmos cambió de marcha. Empezó a expandirse a un ritmo acelerado. La teoría principal es que debido a la presencia de energía oscura, una sustancia enigmatica que constituye la mayor parte del contenido energético-material del universo.

La Historia hasta actualmente

En palabras de Julie Andrews, «Comencemos por el comienzo, un muy buen sitio para iniciar». Solo existe un inconveniente. Cuando hablamos del cosmos, verdaderamente no podemos. Nuestro punto de partida debe ser entre 10 y 43 segundos mas tarde del Big Bang. Esa es la era de Planck y nuestra física no funciona en absoluto. Tal vez una hipotesis en el futuro lo explique, pero hoy en dia, este es nuestro punto de partida.

Otra minúscula fracción de segundo más tarde, nos encontramos en la Era de la Gran Unificación que dura hasta 10 -36 mas tarde del Big Bang. Eso es una mil millonésima de mil millonésima de mil millonésima de mil millonésima de segundo.

En este punto, el cosmos posee solo dos fuerzas: la gravedad y la interacción electrofuerte que es la combinación del electromagnetismo y las dos fuerzas nucleares. La gravedad podría haberse unificado con las diferentes tres fuerzas, pero se separó anteriormente que las demás. Posteriormente de esta era, la fuerza nuclear fuerte (la que mantiene unidos a los protones) además se separa, lo que lleva a la era electrodébil. Y despues expansión.

Entre 10 y 32 segundos mas tarde del Big Bang, el cosmos experimenta una expansión (incluso por aclarar o confirmada) conocida como inflación cósmica. El volumen del cosmos se expandió por lo menos 10 ⁷⁸ veces. Esta expansión haría que algo tan delgado como un cabello se volviera 10 veces más ancho que la Vía Láctea en un tiempo minúsculo.

A pesar de la inverosimil expansión, el cosmos permanece muy caliente durante un poco más de tiempo. Mas o menos 100 mil millonésimas de segundo mas tarde del Big Bang, el cosmos comienza a formar las primeras partículas y comienza a exhibir el peculiar estado de la materia en plasma de quark-gluón, que laboratorios como el CERN han comenzado a investigar hace poco.

Mas o menos un segundo mas tarde del Big Bang, poseemos la creación de partículas con las que estamos un poco más familiarizados. Primero neutrinos, después electrones, y entre dos y 20 minutos mas tarde del Big Bang los primeros átomos. A pesar de la creación de estas partículas, la materia tardará mucho en empezar a dominar el cosmos. Durante miles de años, la radiación en forma de fotones reinará supremamente culminando en el Fondo de Microondas Cósmico 370.000 años mas tarde del Big Bang. Ese es el instante en que el cosmos se ha expandido lo bastante como para que los fotones puedan desplazarse libremente sin interactuar con la materia. Hasta la creación de los astros, estos 150 millones de años son la Edad Oscura Cósmica.

en cambio, el dominio de la materia empezó un poco anteriormente. Desde 47.000 años mas tarde del Big Bang hasta 9.800 millones (cuando la energía oscura se hizo cargo), la materia fue el ingrediente crucial que dio forma al 6universo en su escala más grande.

¿A dónde vamos desde aquí?

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Si pensaba que era complicado envolver sus cabezas en pequeños intervalos de tiempo en los que suceden tantas cosas, con suerte, disfrutará del otro lado. A partir de 100 mil millones de años en el futuro, poseemos grandes franjas de instantes en los que el cosmos está muriendo lentamente.

Una vez que el cosmos deje de producir estrellas, los objetos como las enanas blancas, los astros de neutrones y los agujeros negros se harán cargo: la era degenerada. Porque están hechos de materia degenerada.

El fin del universo en detalle es, como habrías adivinado actualmente, nebuloso en el mejor de los sucesos. Depende del conocimiento exacto de la cosmología que aun nos falta. Pero hay diversos escenarios razonables y varios menos pero gran cantidad divertidos. Deberían seguir brillando hasta unos 10 40 años en el futuro.

Por lo tanto es hora de que los agujeros negros sean el singular objeto que importa. Hasta 100 años mas tarde del Big Bang, los agujeros negros se evaporarán lentamente no encontrando energía, de una forma u otra. Posteriormente de eso, oscuridad y tambien más dudas encima del destino final del cosmos.

Primero, una sugerencia que se ha popularizado mucho es el Big Crunch. En algún instante, la expansión del cosmos se detendrá y comenzará a encogerse. Haciéndose cada vez más pequeño hasta volver a ser una singularidad. Esto podría conducir a la creación de un reciente Big Bang. Ese escenario se conoce como el Big Bounce. Pero, de forma lamentable, es poco posible que esto ocurra según los datos actuales.

Otro escenario interesante es la inestabilidad al vacío. El plan es que el cosmos en su nivel fundamental no es estable pero que hay una versión más estable de todas las partículas y fuerzas del cosmos. En algún instante, por azar, una parte del cosmos alcanzará este estado y ese cambio se extenderá. Eventualmente, todas las fuerzas y partículas conocidas serán reemplazadas y todo lo que nos hace y nos mantiene unidos cambiará.

igualmente es factible que la energía oscura esté separando el cosmos a un ritmo que eventualmente destruirá el tejido del espacio-tiempo. El Big Rip es solo eso. Primero se separan los cúmulos de galaxias, después las galaxias, después el sistema estelar, después los átomos, hasta que el continuo desaparece por completo. Si bien este dramático final parece coincidir bien con el inverosimil inicio de nuestro universo, hoy en dia no está claro si la energía oscura podría conseguirlo. Varios de los datos actuales no consideran viable este escenario en el gran esquema de las cosas.

El fin más acreditado de todo es la muerte térmica del cosmos. Al final, alrededor del año 10 ¹⁰⁰⁰, el cosmos se ocurrirá expandido lo bastante como para que no exista ninguna estructura. Un universo vacío, oscuro y frío.

La inestabilidad de vacío no se ve tan mal, ¿verdad?