El big bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la “nada” emerge toda la materia, es decir, el origen del universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado “explota” generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro universo.
Inmediatamente después del momento de la “explosión”, cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie.
Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del big bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas.
Según se expandía el universo, la radiación residual del big bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 k (-270 °c). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radio astrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del big bang.
La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del universo será poco convincente. En cosmología física, la teoría del big bang o teoría de la gran explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del universo y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal.
Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de friedmann- lemaître - robertson - walker. El término “big bang” se utiliza tanto para referirse específicamente al momento en el que se inició la expansión observable del universo (cuantificada en la ley de hubble), como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo.
La idea central del big bang es que la teoría de la relatividad general puede combinarse con las observaciones de isotropía y homogeneidad a gran escala de la distribución de galaxias y los cambios de posición entre ellas, permitiendo extrapolar las condiciones del universo antes o después en el tiempo.
La teoría del big bang se desarrolló a partir de observaciones y avances teóricos. Por medio de observaciones, en la década de 1910, el astrónomo estadounidense vesto slipher y, después de él, carl wilhelm wirtz, de estrasburgo, determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se alejan de la tierra; pero no llegaron a darse cuenta de las implicaciones cosmológicas de esta observación, ni tampoco del hecho de que las supuestas nebulosas eran en realidad galaxias exteriores a nuestra vía láctea.
Según el principio cosmológico, el alejamiento de las galaxias sugería que el universo está en expansión. Esta idea originó dos hipótesis opuestas. La primera era la teoría big bang de lemaître, apoyada y desarrollada por george gamow. La segunda posibilidad era el modelo de la teoría del estado estacionario de fred hoyle, según la cual se genera nueva materia mientras las galaxias se alejan entre sí. En este modelo, el universo es básicamente el mismo en un momento dado en el tiempo. Durante muchos años hubo un número de adeptos similar para cada teoría.
Dentro de las teorías cosmológicas, la hipótesis del big bang (gran explosión) es la que cuenta con mayor respaldo entre los científicos. Considera que el universo comenzó hace unos 13.700 millones de años con una explosión colosal en la que se crearon el espacio, el tiempo, la energía y la materia.
No obstante, la gravedad puede ser lo suficientemente fuerte, dependiendo de la cantidad de materia del universo, como para desacelerar el proceso expansivo. Momento a partir del cual se impondría una contracción que llevaría al universo a un colapso gravitatorio o big crunch (gran implosión), desapareciendo en la nada. A la que presumiblemente sucedería otra fase expansiva, y así indefinidamente en una interminable serie de oscilaciones.
El primero en señalar esta posibilidad, en 1922, fue el matemático ruso alexander alexandrovich friedmann. Cinco años más tarde, en 1927, el astrónomo belga georges lemaître elaboró sin conocer los trabajos de friedmann un esquema similar del cosmos en expansión. Consideró que, dado que el universo se estaba expansionando, debió existir un momento en el pasado en que debió de ser muy pequeño y tan denso como fuese posible, al que llamó huevo cósmico.
La expansión habría tenido lugar además, dado su enorme densidad y ateniéndonos a las ecuaciones de la relatividad, con una violencia super-explosiva. Los trabajos de lemaître inicialmente pasaron inadvertidos, siendo conocidos por la labor del astrónomo inglés arthur stanley eddington. Sin embargo, fue el físico ruso-norteamericano george gamow quien, en los años 1930 y 1940, popularizó esta teoría a la que denominó big bang, para referirse a una gran explosión inicial con la que debió haberse creado el universo.Pero no completamente satisfechos, en 1948, dos astrónomos de origen austriaco, hermann bond y thomas gold, lanzaron una teoría alternativa, más tarde popularizada por el británico fred hoyle que, si bien aceptaba la idea de un universo en expansión, negaba que hubiese tenido lugar en una primera y gran explosión. Consideraban que a medida que las galaxias se separaban, nuevas galaxias se formaban entre ellas, con una materia que se creaba de la nada en una proporción demasiado lenta como para ser detectada por la tecnología del momento.
Sería en mayo de 1964, cuando el físico germano-norteamericano arno allan penzias y el radioastrónomo norteamericano robert woodrow wilson, siguiendo las indicaciones de dicke, detectaron una radiación de fondo con las características de las predichas por gamow, indicando una temperatura media para el universo de unos 3 º k. El descubrimiento de este fondo de ondas de radio es considerado hoy en día como la prueba concluyente en favor de la teoría del big bang, por lo que la hipótesis de la creación continua -o del universo estacionario- ha sido prácticamente abandonada.
Atendiendo al medible corrimiento hacia el rojo (o también efecto doppler) que muestran las estrellas y galaxias más lejanas de nuestro sistema en su espectro de luz, la antigüedad del universo está cifrada en unos 13,7 mil millones de años, según las estimaciones más recientes.
