El universo se enfría: ¿qué significa para nuestra existencia?

El Big Bang, el modelo cosmológico predominante, defiende que el universo se originó a partir de una singularidad de densidad y temperatura increíblemente altas. Desde ese punto infinitamente pequeño y caliente, el universo comenzó su expansión, un proceso que continúa hasta hoy y que constituye el núcleo de la cosmología moderna. Así, a medida que el universo se expande, el espacio entre las galaxias se dilata, lo que conlleva a una disminución de la densidad energética total.

La expansión del espacio conduce a un fenómeno fascinante: el enfriamiento del universo. Este proceso se manifiesta a través de la radiación cósmica de fondo, un eco residual del Big Bang, que actualmente tiene una temperatura cercana a los 2,7 Kelvin. Esta temperatura es significativamente más baja que la que originalmente tenía la radiación, demostrando cómo el universo ha pasado de un estado extremadamente caliente a uno frío y enrarecido. Podemos seguir el rastro térmico del universo desde sus inicios hasta ahora.

La naturaleza de la materia en el inicio del tiempo es un aspecto crucial en la cosmología. Los científicos han descubierto que la cantidad de materia y energía presentes en el universo se conserva, no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Las partículas pueden adquirir masa de diversas maneras, lo cual está estrechamente relacionado con la temperatura del universo durante su evolución. La física de partículas, una rama de la física que estudia las propiedades fundamentales de la materia y la energía, describe este comportamiento.

A medida que el universo se expande y enfría, su energía total se mantiene constante. En sus inicios, cuando el universo era joven y mucho más caliente, toda la materia se comportaba como energía pura debido a la alta agitación térmica. Con el tiempo, esta energía se ha transformado: algunas partículas han perdido su comportamiento energético, relativista, y se han estabilizado en formas más familiares, como la materia oscura. La materia oscura es una forma de materia que no interactúa con la luz pero ejerce gravedad. Esta transición de energía a materia es un testimonio silencioso pero elocuente de la evolución dinámica del universo.

Según la relatividad especial de Einstein, materia y energía son dos manifestaciones de la misma entidad y pueden convertirse la una en la otra. Esta equivalencia es fundamental para comprender la transición de la materia desde la energía pura hasta la que tiene masa, como ocurre en las partículas subatómicas.

El criterio que determina si tratar las partículas como materia o energía es su velocidad: partículas que se mueven a velocidades relativistas se tratan como energía, mientras que aquellas que se mueven más lentamente, a velocidades no relativistas, se consideran materia. Esta distinción es esencial para descifrar la composición del universo en sus diferentes fases, desde el Big Bang hasta nuestros días. Comprender estos fenómenos cósmicos no es solo una cuestión académica, sino que también afecta profundamente nuestra percepción del lugar de la humanidad en el infinito tejido del universo.