Los siguientes son algunos de los conceptos más importantes en cosmología actual, en función de su importancia en el Universo y el posible rol que pueden desempeñar en su futuro colapso .
Radiación de fondo
También conocida como “radiación cósmica de microondas”, es un tipo de radiación electromagnética que se encuentra en todo el Universo en la frecuencia de microondas (160,2 GHz) y que constituye una de las pruebas más sólidas a favor de la Teoría del Big Bang. Esto se explica debido a que según este modelo, en un principio el Universo estuvo inmensamente caliente y estaba conformado únicamente por electrones, fotones y bariones (protones y neutrones). Todo esto conformaba un plasma único, pero a medida que el Universo se fue enfriando, se llegó a cierta temperatura en que los electrones comenzaron a combinarse con los protones de la materia bariónica, para formar los primeros átomos de hidrógeno que posteriormente formarían las estrellas.
Los fotones que quedaron como remanentes permanecieron permeando el espacio, pero a medida que el Universo se expandió, esta energía se enfrió a tal grado que hoy en día sólo llega a los 3 K (-270° C). Estos fotones además están afectos al corrimiento al rojo (efecto que nos indica que un objeto se está alejando de nosotros), por lo cual tanto la radiación de fondo como el corrimiento al rojo, conjuntamente son una fuerte evidencia para la explicación del Universo mediante el Big Bang.
La radiación de fondo fue predicha en la década de los ’40, y posteriormente descubierta por accidente el año 1965, cuando Arno Penzias y Robert Wilson trabajaban en un proyecto de radioastronomía, y se toparon con una radiación que en principio calificaron sólo como “ruido”. Pronto se dieron cuenta de la naturaleza de esta radiación de fondo, extremadamente homogénea, y a partir de allí se han realizado muchas otras observaciones. Curiosamente, hoy en día es posible captar por nosotros mismos esta radiación de fondo mediante la recepción de nuestros televisores o aparatos de radio, sintonizados en un canal donde no exista señal. La “nieve” que se ve en un canal sin emisora, así como la “estática” de un receptor de radio, es nada menos que la débil radiación de fondo captada por nuestros receptores.
Materia oscura
Se conoce de este modo a una materia hipotética que constituiría el 23% de la distribución total en el Universo. Es hipotética porque no ha sido observada, debido a que ésta no emite radiación en ningún rango del espectro electromagnético, pero sin embargo interactúa con la materia ordinaria de una manera detectable indirectamente. Se le predijo a partir de observaciones realizadas a algunas galaxias, cuya velocidad de rotación sería coherente en función de poseer una cierta masa. Sin embargo, la masa observable de las galaxias fue mucho menor de lo esperado, por lo que se dedujo que debía haber algún tipo de materia adicional, no apreciable directamente, que estuviera cohesionando a tales galaxias e impedir de este modo que se “desgarren”, por lo que en cierta forma actúa como un “pegamento” de estas enormes estructuras.
Se piensa, asimismo, que la materia oscura contiene mucho más masa que la materia ordinaria, la cual puede estar dada por neutrinos ordinarios, así como materia bariónica que no se ha detectado aún. La materia oscura no tiene relevancia únicamente en la cohesión -y de paso, en la velocidad de rotación de las galaxias-, sino que también juega un rol en la formación de estructuras en el Universo temprano, específicamente en las estructuras pequeñas, como las estrellas. También tiene efectos capaces de ser medidos en relación a la radiación cósmica de microondas.
Energía oscura
Se conoce así a un tipo de fuerza hipotética que llena todo el espacio y constituiría el 68% de la distribución total en el Universo. Su mayor efecto sería ejercer una presión negativa que aumenta significativamente la velocidad a la que se expande el Universo. En otras palabras, esta fuerza viene a ser como una “gravedad repulsiva”, acelerando el distanciamiento entre los objetos del Universo. Tal como la materia oscura, la energía oscura no tiene una composición definida y su naturaleza se mantiene en la especulación.
Se piensa que la energía oscura es básicamente la energía intrínseca a la que nuestro Universo está sometido, y se piensa que según la manera en que está energía afecte a la expansión, determinará su destino y colapso futuro. Lo anterior se explica porque la expansión del Universo contrasta con la fuerza de gravedad, y dependiendo de cual de las dos de superponga, ocurrirán distintos escenarios.