Hi ha diferents proves que reforcen la veracitat de la teoria del Big Bang: la gran quantitat d’elements lleugers que hi ha a l’univers, el descobriment del fons còsmic de microones, o l’allunyament ininterromput d’unes galàxies respecte les altres, són algunes de les evidències més clares que ens condueixen cap a aquesta teoria. Però anem per parts:

Els elements lleugers:

Immediatament després del Big Bang tot estava amuntegat en un núvol increïblement calent. L’espai s’inflava a gran velocitat i la temperatura anava disminuïnt. L’energia va començar a convertir-se en una sopa plena de partícules fonamentals com els quarks, els gluons o els fotons (partícula sense massa ni càrrega elèctrica). Aquestes es van unir per formar partícules subatòmiques com els protons i neutrons. Tres minuts després del Big Bang la temperatura ja havia baixat prou perquè les partícules subatòmiques es comencessin a barrejar formant nuclis atòmics. Posteriorment aquests nuclis es van anar fusionant per donar lloc a diferents elements lleugers com: l’hidrogen (l’element més simple i més comú a tot l’univers), l’heli, el liti, el deuteri (molt comuns en les estrelles) o el berili. El 1948, els físics Ralph Alpher i George Gamow van escriure un artícle parlant per primera vegada de la nucleosíntesi. Ambdós van predir les proporcions dels elements lleugers mitjançant les medicions d’estrelles de combustió lenta i dels núvols de gas primitiu de la Via Làctia.

Els nuclis atòmics més pesants com el carboni, el nitrogen o l’oxigen, es van formar més tard a través de la combustió dels nuclis de les estrelles. A finals dels anys 40 del segle XX, Fred Hoyle, matemàtic i astrofísic britànic, va explicar la producció d’aquests elements en els nuclis estelars.

Les proporcions de tots aquests elements lleugers a l’univers primigeni són molt semblants a les que es veuen avui en dia. Aquesta és una de les observacions que demostren que la teoria del Big Bang va pel bon camí.

El fons còsmic de microones:

Uns 380 mil anys després del Big Bang els electrons, amb càrrega negativa, i els nuclis atòmics, amb càrrega positiva, van començar a emparellar-se i a formar els primers àtoms d’hidrogen. Així, les partícules carregades que bloquejaven i dispersaven la llum (els fotons xocaven contra elles) van anar desapareixent per donar pas als àtoms elèctricament neutres. En conseqüència, els fotons van comencar a viatjar lliurement i l’univers va passar de ser una boira espesa i opaca a fer-se transparent. Els primers fotons que es van escapar d’aquella densa boira són els que originen la radiació del fons còsmic de microones. Aquesta radiació primitiva, procedent del primer univers calent, s’ha anat refredant i actualment banya el cel a una temperatura d’uns 2’73ºK. Va ser el 1964 quan els físics Arno Penzias i Robert Wilson van captar una font extra de microones que sorgia per tot el cel mentre cartografiaven les senyals de radio de la nostra galàxia. El que no van saber fins més tard és que havien descobert el moment en el qual els nuclis atòmics (formats 3 minuts després del Big Bang) rebien els primers electrons (uns 380 mil anys després del Big Bang) permetent així, que els fotons comencessin a tenir via lliure per viatjar per l’univers.

El 1990 la NASA va enviar el COBE (satèl·lit explorador del fons còsmic) a l’espai profund per a mesurar la temperatura de l’univers. Amb les imatges obtingudes es va començar a traçar el primer mapa de l’univers primitiu. El 2001 la NASA va llençar un altre satèl·lit més avançat: l’WMAP (sonda d’anisotropia de microones), amb l’afany d’aconseguir imatges més definides i detallades. Però l’última missió efectuada per a l’estudi del fons còsmic de microones data del 2009, quan l’Agència Espacial Europea va posar en òrbita el satèl·lit Planck, el qual consta d’una gran sensibilitat i resolució, i permet aconseguir dades molt valuoses per a l’estudi de les estructures còsmiques.

El descobriment del fons còsmic de microones per part de Penzias i Wilson és una de les evidències més importants que han ajudat a consolidar la teoria del Big Bang.

L’univers segueix expandint-se:

Que l’univers s’expandeixi vol dir que abans havia de ser més petit. Durant la dècada dels anys 20, l’astrònom britànic Edwin Hubble va detectar l’expansió de l’univers. El teixit espai temps s’està estirant i, per tant, totes les galàxies tendeixen a allunyar-se les unes de les altres; i com més lluny estan de nosaltres més vermelles les veiem. Això s’explica per l’efecte Doppler, el qual representa la variació de la freqüència de qualsevol ona emesa per un objecte en moviment. En el cas del so, si un objecte en moviment emet un so mentre s’acosta cap a tu, aquest, tot i no variar la seva tonalitat, es percep més agut (longitud d’ona més curta); mentre que, si l’objecte s’allunya, el so es percep més greu (longitud d’ona més llarga). En el cas de la llum, si un objecte que emet llum s’apropa, aquesta es desplaça cap al blau (longitud d’ona més curta); mentre que, si l’objecte s’allunya, la llum es desplaça cap al vermell (longitud d’ona més llarga). Això és el que passa amb la llum emesa per les galàxies més llunyanes. Però Hubble es va fixar en quelcom més que això; observant les galàxies més allunyades de la nostra, va veure que la seva llum era més tènue del que hauria de ser en relació a la distància a la qual es trobaven. Hubble va deduir que les galàxies no s’allunyen a una velocitat constant, sinó que estan accelerant; i com més lluny estan, més ràpid s’allunyen. Aquest fet va quedar demostrat amb l’anomenada Llei de Hubble, segons la qual: com més lluny està una galàxia més ràpid retrocedeix, concretament amb una velocitat proporcional a la distància a la qual es troba. Es creu que aquest augment progressiu de la velocitat és provocat per l’energia fosca, una forma d’energia associada al buit de l’espai que produeix una pressió negativa en les regions sense matèria, causant-ne l’inflació (podeu llegir més sobre aquest tema en l’apartat: estructura de l’univers).

El 1990 la NASA, en un projecte conjunt amb l’Agència Espacial Europea, va llençar un telescopi que orbita a l’exterior de l’atmòsfera terrestre, que va batejar amb el nom de Telescopi Espacial Hubble. Després de diferents missions de manteniment, aquest avançat telescopi ha pogut obtenir imatges d’una gran resolució que són claus per a l’estudi de l’origen i evolució de l’univers.

El descobriment de l’expansió de l’univers, en detriment de les teories que defensaven el seu estat estacionari, va ajudar a formular la teoria de l’expansió de l’espai i, en conseqüència, la del Big Bang.