EL
UNIVERSO
Lorena María Bravo Molina 4ºESO B I.E.S LA CANAL Curso 2009-10
Indice 1. Introducción 2. El origen del Universo 2.2 2.2
2.1 La teoría del Big Bang La teor teoría ía de la Gran Gran Impl Implos osió iónn
3. La evolución 3.1 Desde Desde su exist existenc encia ia hasta hasta la actual actualida idadd
4. La estructura del Universo 4.1 Las galaxias 4.2 Los sistemas 4.3 Los planetas 4.4 Las estrellas 4.5 Los cometas 5.La Astronomía 6. La Cosmologia
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1. Introducción
El Universo es la suma de todo lo existente, es decir, todo lo que existe físicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de materia, la energía y el impulso, las leyes y las constantes físicas que la forman. El Universo es muy grande, pero no es infinito y sobretodo es espacio vacío. La creación se produjo con una gran explosión llamada “ Big Bang”, además de otra teoría la “ Gran Implosión”. El Universo ha evolucionado desde su aparición, los cuerpos celestes que lo forman se han ido desarrollando, ademas el Universo tiene graves problemas debido a la acción humana. He escogido este tema de Universo, porque me parece interesante como esta compuesto el lugar donde vivo, los cuerpos que lo forman y el lugar que ocupa cada uno, Además, de las curiosidades y las teorías que hay sobre el. Para llegar a una serie de pautas o puntos más importantes, he estado leyendo y escogiendo lo que creía más conveniente y destacable de este tema, ya que hay demasiada información alguna incluso innecesaria, pero he seleccionado unos títulos con los que puedo desarrollar una idea muy clara. He mirado en enciclopedias, diccionarios y en Internet, en éstos he podido encontrar información muy variada que me han ayudado a decidirme a la elección de los temas. El Universo, es muy importante para los seres humanos, ya que sino hubiera pasado una gran explosión como califican algunos filósofos y si hubiera formado por todo lo que esta compuesto, es decir, los cuerpos celestes, no estaríamos aquí en el planeta Tierra, que forma una pequeña parte del Universo. Además de todo lo que hay en él, no se verían las estrellas, ni cometas, ni planetas, ni galaxias, todo sería completamente muy diferente.
origen en de dell Univ Univer erso so.. 2. El orig
El origen del universo es el instante en que apareció toda la materia y la energía que tenemos actualmente en el universo como consecuencia de una gran explosión. Esta postulación es abiertamente aceptada por la ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría haberse originado hace entre 13.500 y 15.000 millones de años, en un instante definido. En la década de 1960, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble confirmó que el universo se estaba expandiendo, fenómeno que Einstein con la teoría de la relatividad general había predicho anteriormente. Existen diversas teorías científicas acerca del origen del universo. Las más aceptadas son la del 3 “Big Bang” y la teoría de la Gran Implosión, las cuales se complementan.
2.1 2.1 La teor teoría ía de dell Big Big Bang Bang
La teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo, que antes era una singularidad infinitamente densa y matemáticamente paradójica que en su desarrollo posterior a partir de una gran explosión, liberó una gran cantidad de energia y materia. Técnicamente, se trata del concepto de expansión del Universo. El término "Big Bang" se utiliza tanto para referirse específicamente específicamente al momento en el que se inició la expansión (cuantificada en la ley de Hubble) y un sentido más general, para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo. Durante la explosión, los choques de materia y el desorden producido hicieron que la materia se agrupara y concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrel estrella lass y galaxi galaxias as.. Desde Desde entonc entonces, es, el Univer Universo so contin continúa úa en consta constante nte movimi movimient entoo y evolución. Esta teoría se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del Universo, llamado “singularidad”. En su forma actual, la teoría del Big Bang depende de tres suposiciones: 1.La universalidad de las leyes de la física, en particular de la teoría de la rel relativiadad general. 2. El principio cosmológico. 3. 3. El El principio principio de Copérnico. Copérnico. Inicialmente, estas tres ideas fueron tomadas como postulados, pero actualmente se intenta verificar cada una de ellas. La universalidad de las leyes de la física ha sido verificada al nivel de las más grandes constantes físicas.
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Gráfico de la teoría del Big Bang. 2.2 La La teoria teoria de la Gran Implosió Implosión n
La Gran Implosión I mplosión es también conocida como Gran Colapso o el término inglés i nglés Big Crunch Big Crunch es una de las teorías que hay sobre el Universo. Esta teoría propone un Universo cerrado, que dice que si el universo tiene una densidad crítica superior a tres átomos por metro cúbico, la expansión del universo irá frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen nuevamente a acercarse todos los elementos que lo conforman, volviendo al punto original en el que todo el universo se comprimirá y condensará destruyendo toda la materia. El momento en el cual acabaría por pararse la expansión del universo y empezaría la contracción depende de la densidad crítica del Universo; obviamente, a mayor densidad mayor rapidez de frenado y contracción y a menor densidad, más tiempo para que se desarrollaran eventos que se prevé tendrían lugar en un universo en expansión perpetua. La fase de contracción y los procesos físicos que tendrían lugar en ella serían casi simétricos a la fase de expansión. En primer lugar, debido a la finitud de la velocidad de la luz, los astrónomos tardarían en ver cómo el desplazamiento al rojo de las galaxias diferentes va desapareciendo desapareciendo primero de las más cercanas y finalmente finalmente de las más alejadas. La temperatura de la radiación cósmica empezaría a aumentar y llegaría un momento en el que sería idéntica a la actual, cuando el universo tuviera el mismo tamaño que hoy aunque su evolución habría proseguido con el tiempo y no sería cómo el actual, sino un universo menos rico en estrellas y más abunda abundante nte en cadáv cadávere eress 5 estelares. Esta fase seguiría inexorablemente. Llegaría un momento en que todas las galaxias se fundieran en una y empezaría a poner en peligro la supervivencia de vida que existieran por entonces, como lo son las que viven en planetas terrestres, sería un auténtico efecto invernadero. Más adelante, y con una contracción cada vez más acelerada el universo se convertiría en un lugar infernal e inhabitable con temperaturas de miles de grados.
Las estrellas serían en su mayoría destruidas. Tras ello, sólo quedarían agujeros negros y un plasma cada vez más caliente en el que el aumento de temperatura destruiría primero los átomos y luego las propias partículas elementales, a la vez los agujeros negros empezaron a fusionarse entre sí y a absorber materia hasta dar lugar a un único agujero negro que significaría el fin del espacio, del tiempo, y de todo.
3. La evolución
El origen y la evolución del Universo están relacionadas, ya que las dos nos informan de cómo se formó el universo, de cómo se produció y de las distintas teorías existentes. La cosmología es la ciencia que estudia el origen y la evolución del universo. Enlaza teorías y observaciones presentes, para inferir el mecanismo de evolución del universo, desde el principio. El modelo del Big Bang, está hoy ampliamente aceptado por la comunidad científica. Entre las evidencias empíricas que la respaldan, cabe mencionar, entre otros, la expansión del universo. La descripción de las grandes etapas: 1º El Big Bang, de acuerdo a este modelo, el universo inició hace unos 15.000 millones de años, como una gran explosión que generó el espacio y el tiempo. A partir de entonces, la densidad y la temperatura fueron disminuyendo. 2º La expan expansi sión ón y el enfria enfriamie miento nto,, emerge emergenn las fuerza fuerzass natura naturales les , conoci conocidas das hoy en día:gravedad, interacción nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y electromagnetismo. El universo está compuesto de partículas elementales que incluyen: quarks, electrones, fotones y neutrinos. Los protones y los neutrones se comienzan a formar. 5 3º A los 102a 1013segundos : formac formación ión de primer primeros os núcleo núcleoss . El univ univer erso so sigu siguió ió expandiéndose. Se forman núcleos de hidrógeno y helio. Aún hoy, son los elementos más abundantes en el Universo. 4º A los1013 en adelante : el universo se torna transparente , hasta entonces ha sido una inmensa nube de gas caliente en expansión. Se forman los átomos y se separa la materia de la energía. 5º A los 100 millones de años después : nacimiento de estrellas , la gravedad ejerció su infl influe uenc ncia ia 6 en el universo temprano. Amplificó las irregularidades en el gas en expansión. Algunas regiones de gas se tornaron muy densas, la concentración encendió estrellas. Eventualmente, los grupos de estrellas formaron las primeras galaxias. 3.1 Desde Desde su existen existencia cia hasta hasta la actuali actualidad dad
Cómo ha evolucionado el Universo hasta nuestros nuestros días y cómo era en un principio. A lo largo de la historia, se ha podido ir conociendo poco a poco a través de observación y trabajo, y por supuesto de equivocaciones, un poco más acerca de nuestro Universo. Para saberlo se ha retrocedido en el tiempo hasta que el Universo no era mas que partículas elementales como quarks y leptones (tipos de partículas que forman la materia de la que estamos constituidos),e constituidos),e incluso parece ser que conocemos cómo se dio el comienzo de todo en el Big-Bang y las otras teorías, hace aproximadamente unos diez mil millones de años. A partir de ahí y a un
ritmo vertiginoso al principio y más calmado posteriormente, se sucedieron diversas épocas del Universo. El Universo está acelerando su expansión y no disminuyéndola, como se ha estado diciendo mucho tiempo. Se realizan estudios independientes independientes por dos grupos de astro-físicos, astro-físicos, midiendo la distancia a más de 50 supernovas de tipo Ia en otras galaxias. Los resultados están de acuerdo con lo que dice la teoría de la inflación + materia oscura fría. Este hecho nos indica que aproximadamente aproximadamente el 40% de la densidad total del Universo se debe a materia de todas las clases, mientras que el 60% se debe a energía. No se sabe todo sobre el origen del universo y su futuro. Para estimar su evolución futura, se trabaja sobre prolongaciones analíticas de las teorías actuales. En estos casos de proyección a tan largo plazo, se sabe que la ciencia suele describir muy bien los procesos anteriores y la probable continuación continuación de los mismos. Pero poco puede decir la ciencia frente a la posibilidad de nuevos fenómenos emergentes, nuevos descubrimientos o resultados inesperados en la observación, una situación que ha sido normal en su historia. Por ejemplo, hoy se piensa que la mayor parte de la materia que forma el universo es “materia oscura”, de la cual no se sabe nada. Tampoco se sabe nada de la energía oscura, aunque no faltan teorías para todos estos casos. Sí sabemos, a ciencia cierta, que el universo visible se expande y se enfría, y que algunas etapas de la gran explosión inicial tienen una verificación experimental muy firme. El resto, como ya se dijo, por ahora son especulaciones. 7 4. La estr estruc uctur tura a de dell un unive ivers rso o
El Universo está formado por numerosos cuerpos celestes uno con unas características y composiciones propias, los más importantes que lo forman son : 4.1 Las Galaxias Galaxias
Las galaxias son enormes agrupaciones de estrellas y otros materiales. De hecho, nuestro Sistema Solar forma parte de una galaxia, la única que hemos podido ver desde dentro : la Vía Láctea. Desde siempre hemos conocido de su existencia aunque, naturalmente, en la antigüedad nadie sabía de qué se trataba. Aparece como una franja blanquecina blanquecina que cruza el cielo y, de ahí toma su nombre: camino de leche. Dentro de la Vía Láctea podemos encontrar diversas formaciones de estrellas y polvo interestelar. interestelar. Las más destacables son las nebulosas y los cúmulos estelares. Además, también existen más galaxias. 4.2 El Sistem Sistema a Solar Solar
El Sistema Solar es una la galaxia Vía Láctea que se encuentra en uno de los brazos de ésta, conocido como el Brazo de Orión. Según las últimas estimaciones, el Sistema Solar se encuentra a unos 28 mil años-luz del centro de la Vía Láctea. Está formado por una única estrella llamada Sol, que da nombre a este Sistema, más ocho planetas que orbitan alrededor de la estrella: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter,
Saturno, Urano y Neptuno; más un conjunto de otros cuerpos menores: planetas enanos (Plutón, Eris, entre otros), asteroides, satélites naturales, cometas... así como el espacio interplanetario comprendido entre ellos. 4.3 Los Planetas
Los planetas giran alrededor del Sol y no tienen luz propia, sino que reflejan la luz del Sol. Los planetas además tienen diversos movimientos. Los más importantes son dos: el de rotación y el de translación. Por el de rotación se entiende que giran sobre sí mismos alrededor del eje. Esto determina la duración del día del planeta. Y por el de traslación los planetas describen órbitas 8 alrededor del Sol. Cada órbita es el año del planeta. Cada planeta tarda un tiempo diferente para comletarla, cuanto más lejos, más tiempo. Giran casi todos en el mismo plano, excepto Plutón, que tiene una órbita más inclinada, excéntrica y alargada. Los planetas tienen una forma esférica, como una pelota un poco aplanada por los polos. Los materiales compactos están en el núcleo. Los gases, si hay, forman una atmósfera sobre la superficie. Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y Plutón son planetas pequeños y rocosos, con densidad alta. Tienen un movimiento de rotación lento, pocas lunas (o ninguna) y forma bastante redonda. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los gigantes gaseosos , son enormes y ligeros, hechos de gas y hielo. Estos planetas giran deprisa y tienen muchos satélites. Los planetas se formaron hace unos 4.500 millones de años, al mismo tiempo que el Sol.
4.4 Las estrellas
Una estrella emite luz producida en su interior por combustión nuclear. Hay un enorme número de estrellas que son visibles para el ser humano, pero de hecho, sólo puede ver alrededor de dos mil estrellas en el cielo. El Sol es nuestra propia estrella especial pero, entre las estrellas, es una muy común. Hay estrellas más brillantes, o más tenues, más calientes, o más frías que el Sol. Básicamente,
todas las estrellas que podemos ver en el cielo son objetos similares al Sol. El Sol (y cualquier otra estrella) es una gran bola de gases compactada compactada por su propia gravedad. La fuerza de la gravedad está continuamente tratando de compactar al Sol hacia su centro. Las estrellas se forman a partir de concentraciones en gigantescas nubes de gases. Éstas se contraen debido a su propia atracción gravitatoria. A medida que la nube se encoge, pierde parte de la ener- 9 gía almacenada en ella como energía potencial gravitatoria. Ésta es convertida en calor, que en los primeros tiempos de la estrella embrionaria puede escapar fácilmente, y así la nube de gas permanece fría. Al aumentar la densidad de la nube, se hace más difícil la salida para el calor, y así el centro se calienta. Si la nube es lo suficientemente grande, el aumento de la temperatura es suficiente para que ocurran reacciones nucleares. Esto genera más calor, ocurre la 'combustión' de hidrógeno en helio, como en el Sol. Desde ese momento el objeto es una estrella.
4.5 Los Cometas
Los cometas son cuerpos frágiles y pequeños, de forma irregular, formados por una mezcla de substancias duras y gases congelados. Parecen manchas de luz, a menudo borrosas, que van dejando un rastro o cabellera. Esto los hace atractivos y los rodea de magia y misterio. En general, la órbita de los cometas es mucho más alargada que la de los planetas. En una punta los pueden acercar al Sol y, en la otra, alejarlos más allá de la órbita de Plutón. Cuando los cometas se acercan al Sol y se calientan, los gases se evaporan, desprenden partículas sólidas y forman la cabellera. Cuando se vuelven a alejar, se enfrían, los gases se hielan y la cola desaparece. En cada pasada pierden materia. Finalmente, sólo queda el núcleo rocoso. Hay cometas con periodos orbitales cortos y, otros, largos. Los hay que no superan nunca la órbita de Júpiter y otros que se alejan mucho, hasta que abandonan el Sistema Solar y ya no vuelven. El cometa Kohouotek, que pasó cerca de la Tierra en enero de 1974. Había sido detectado muy lejos, cuando atravesaba atravesaba la órbita de Júpiter. El cometa Encke, de órbita corta, se acerca cada tres años y tres meses, se ve solo con un buen telescopio. En cambio, el cometa Halley, que nos visita cada 76 años, y el Rigollet, que lo hace cada 156, son aún brillantes.
El cometa West West con sus colas de de plasmas y polvo. polvo.
10 5. La Astronomía
La Astronomía es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su registro y la investigación de su origen a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristóteles, Nicolás Copérnico, Santo Tomás de Aquino, entre otros han sido algunos de sus cultivadores. Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc. En la Astronomía los astrónomos siguen el método científico. La historia de la Astronomía es sin duda una de las más apasionantes de la humanidad. Con grandes avances, estancamientos y retrocesos, han participado en ella los más grandes científicos científicos de todas las épocas, reflejando sus propias inquietudes y las de su sociedad en sus propuestas. Al fin y al cabo, la Astronomía busca entender el Universo, el lugar en el que habitamos los seres humanos. 6. La Cosmología
Es la ciencia que estudia la historia y la estructura del Universo en su totalidad. El nacimiento de la cosmología moderna puede situarse en 1700 con la hipótesis que las estrellas de la Vía Láctea (la franja de luz blanca visible en las noches serenas de un extremo a otro de la bóveda celeste), pertenecen a un sistema estelar de forma discoidal, del cual el propio Sol forma parte; y que otros cuerpos nebulosos visibles con el telescopio son sistemas estelares similares a la Vía Láctea, pero muy lejanos. Estas consideraciones, junto con las determinaciones de los paralajes estelares, y por lo tanto de las distancias de las estrellas a nosotros, ampliaron enormemente los confines del Universo, que las cosmologías clásicas y medievales habían limitado a nuestro sistema solar. Correspondió al gran astrónomo Sir William Herschel demostrar, a través de cálculos estelares, que la hipótesis de los cosmólogos más importantes del siglo diecisiete eran correctas. Alrededor de un siglo después, otro gran avance a la comprensión de nuestra situación en la Galaxia fue aportado por el astrónomo Harlow Sharpley quien, en 1918, pudo calcular que el Sol no ocupa una posición central, sino periférica. Sólo hacia mediados del siglo XX, en cambio, se han tenido las pruebas de que nuestra Galaxia tiene forma de espiral y que, que, un obse observ rvad ador or exte extern rno, o, la 11 vería como se nos aparece a nosotros la nebulosa de Andrómeda.
BIBLIOGRAFIA
Las fuentes de información que he consultado para elaborar mi trabajo, es este caso “ El Universo” han sido : http://www.astromia.com/universo/galaxias.htm , el título es AstroMia, las galaxias. En esta página he podido encontrar información acerca de las galaxias. Obtenido el dia 06-03-10. http://www.cientec.o http://www.cientec.or.cr/astronomia/a r.cr/astronomia/articulos/u rticulos/universo.html niverso.html , información información escrita por Alejandra León Castellá con el título de evolución en el Universo, página web de la fundación Cientec 2006 y la página fue actualizada en 17 de enero del 2007, aqui he encontrado la evolucíon del universo. Obtenido el día 22-02-10. http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_Big_Bang , tiene como título la teoría del Big Bang, en esta página web he encontrado información acerca de la teoría del Big Bang. Obtenido el día 02-03-10. http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_Big_Crunch , título de esta informaciñon teoría del Big Crunch. Esta web me ha sido útil para encontrar información de la Gran Implosión. Obtenido el día 02-03-10. http://www.xtec.cat/~rmolins1/solar/es/cometes.htm , título cometas, en esta página además de encontrar información de los cometas he encontrado una foto de uno de ellos. Obetenido el día 10-03-10. http://www.oarval.org/s http://www.oarval.org/starsp.htm tarsp.htm , escrito por Royal Greenwich Observatory, Participle Physics and Astronomy Research Council, Abril (1996) tiene como título ¿qué es una estrella?, he encontrado una información muy amplaida de las estrellas. Obtenido el día 04-03-10. http://deficion.de/universo , página creada en 2008, esta página llamado Universo me ha ayudado a hacer la introducción. Obtenido el día 04-12-09. Enci Encicl clop oped edia ia Logo Logoss 2000 2000 , me ha sido sido útil útil para para ampl amplia iarr algu alguno noss conc concep epto tos. s. Obtenido el día 04-03-10. Dicci Dicciona onario rio Encic Enciclop lopédi édico co Léxico Léxico , me ha servid servidoo para para coger coger algun algunaa inform informaci ación ón para algún concepto. Obtenido el día 04-03-10.
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