Origen del Universo
Edwin dwin Hubb Hubble le desc descub ubri rió ó que que el Univ Univer erso so se expan xpande de.. La teor teoría ía de la relatividad general de Albert Einstein ya lo había previsto. Rebobinar
Se ha coprobado que las galaxias se ale!an" todavía hoy" las unas de las otras. Si pasaos la película al rev#s" $dónde llegareos% Los cientí&cos intentan explicar el origen del Universo con diversas teorías" apoyadas en observaciones y unos c'lculos ate'ticos coherentes. Las 's 's acep acepta tada dass son son la del del (ig (ig (ang (ang y la teor teoría ía )n*a )n*aci cion onar aria ia"" que que se copleentan entre si. Teoría del Big Bang
La teoría del (ig (ang o gran explosión" supone que" hace entre +,.- y +,./ illones de a0os" toda la ateria del Universo estaba concentrada en una 1ona extraordinariaente peque0a del espacio" un 2nico punto" y explotó. La ateria salió ipulsada con gran energía en todas direcciones. Los Los choqu choques es que inevi inevitab table leent ente e de sprodu sprodu!er !eron on y un cierto cierto desor desorden den hicieron que la ateria se agrupara y se concentrase 's en algunos lugares del espacio" y se 3oraron las prieras estrellas y las prieras galaxias. 4esde entonces" el Universo contin2a en constante oviiento y evolución. Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones rigurosas y es ate'ticaente correcta desde un instante despu#s de la explosión" pero no tiene una explicación para el oento cero del origen del Universo" llaado 5singularidad5.
Teoría infacionaria
La teoría in*acionaria de Alan 6uth intenta explicar el origen y los prieros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre capos gravitatorios 3ortísios" coo los que hay cerca de un agu!ero negro.
La teoría in*acionaria supone que una 3uer1a 2nica se dividió en las cuatro que ahora conoceos" produciendo el origen al Universo. El epu!e inicial duró un tiepo pr'cticaente inapreciable" pero la explosión 3ue tan violenta que" a pesar de que la atracción de la gravedad 3rena las galaxias" el Universo todavía crece" se expande. Momento
Suceso
(ig (ang
4ensidad in&nita" voluen cero.
+ e78, segs.
9uer1as no di3erenciadas
+ e7,8 segs.
Sopa de partículas eleentales
+ e7+ segs.
Se 3oran protones y neutrones
+ seg.
+... :. Universo taa0o Sol
, inutos
+... :. ;ucleos de 'toos
, inutos
,.. :.
,. a0os
=toos. Universo transparente
+.. a0os
6#renes de galaxias
+ illones de a0os
illones
de
>. a0os
illones
de
+. a0os
illones
de
Estrellas. El resto" se en3ría 9oración de la ?ía L'ctea Sistea Solar y @ierra
;o se puede iaginar el (ig (ang coo la explosión de un punto de ateria en el vacío" porque en este punto se concentraban toda la ateria" la energía" el espacio y el tiepo. ;o había ni 53uera5 ni 5antes5. El espacio y el tiepo tabi#n se expanden con el Universo. Momento
Suceso
(ig (ang
4ensidad in&nita" voluen cero.
+ e78, segs.
9uer1as no di3erenciadas
+ e7,8 segs.
Sopa de partículas eleentales
+ e7+ segs.
Se 3oran protones y neutrones
+ seg.
+... :. Universo taa0o Sol
, inutos
+... :. ;ucleos de 'toos
, inutos
,.. :.
,. a0os
=toos. Universo transparente
+.. a0os
6#renes de galaxias
+ illones de a0os
illones
de
Estrellas. El resto" se en3ría
>. a0os
illones
de
+. a0os
illones
de
9oración de la ?ía L'ctea Sistea Solar y @ierra
Universo Básico
5Universo5 del latín universusB" se de&ne coo el con!unto de todas las cosas creadas si se cree en la creaciónB o de todas las cosas que existen.
Soleos utili1ar palabras coo 5universal5 o 5universalidad5 para re3erirnos a un hecho o idea que lo abarca todo aunque" a enudo" haceos re3erencia a algo que no va 's all' de nuestro planeta" coo cuando nobraos un artista 5universal5 o nos re3erios a la 5universalidad5 de leyes" 3enóenos o hechos culturales. En estos casos" aunque obviaente nos re3erios al 'bito de nuestro planeta" seguios expresando una idea de totalidad. Cuando hablaos del Universo astronóico parece 's adecuado re3erirnos a #l con la palabra griega 5Cosos5. Aunque en uchos diccionarios podeos encontrar exactaente las isas de&niciones para 'bos t#rinos" hay una di3erencia de atí1D 5Cosos5 parece liitado a la ateria y al espacio" ientras que el concepto de 5Universo5 incluye tabi#n la energia y el tiepo. En este capítulo vaos a tratar los aspectos b'sicos del UniversoD qu# es" cóo se observa y cuales son sus leyes 3undaentales. ¿Qué es el Universo?
l Universo es todo! sin e"ce#ciones$
ateria" energía" espacio y tiepo" todo lo que existe 3ora parte del Universo. Es uy grande" pero no in&nito. Si lo 3uera" habría in&nita ateria en in&nitas estrellas" y no es así. En cuanto a la ateria" el universo es" sobre todo" espacio vacío.
El Universo contiene galaxias" c2ulos de galaxias y estructuras de ayor taa0o llaadas superc2ulos" ade's de ateria intergal'ctica. @odavía no sabeos con exactitud la agnitud del Universo" a pesar de la avan1ada tecnología disponible en la actualidad. La ateria no se distribuye de anera uni3ore" sino que se concentra en lugares concretosD galaxias" estrellas" planetas ... Sin ebargo" el /F del Universo es una asa oscura" que no podeos observar.
&tomos
H
Hidrógeno
+..
He
Helio
G,.
xígeno
G/
C
Carbono
8I
;
;itrógeno
J-
Si
Silicio
8>
g
agnesio
8
;e
;eón
,-
9e
Hierro
,I
S
A1u3re
+G
'uestro lugar en el Universo
;uestro undo" la @ierra" es in2sculo coparado con el Universo. 9oraos parte del Sistea Solar" perdido en un bra1o de una galaxia que tiene +. illones de estrellas" pero sólo es una entre los centenares de iles de illones de galaxias que 3oran el Universo.
(a teoría del Big Bang e"#lica c)mo se *orm)
4ice que hace unos +,.- illones de a0os la ateria tenía una densidad y una teperatura in&nitas. Hubo una explosión violenta y" desde entonces" el universo va perdiendo densidad y teperatura. El (ig (ang es una singularidad" una excepción que no pueden explicar las leyes de la 3ísica.
4esde sus orígenes" la especie huana ha observado el cielo.
a0os. Kepresentan aniales y itos del lugar y la #poca. La gente creía que los cuerpos del cielo in*uían la vida de reyes y s2bditos. El estudio de los astros se e1claba con supersticiones y rituales. Las constelaciones que acopa0an la trayectoria del Sol" la Luna y los planetas" en la 3ran!a llaada 1odíaco" nos resultan 3ailiaresD Aries" @auro" 6#inis" C'ncer" Leo" ?irgo" Libra" Escorpión" Sagitario" Capricornio" Acuario y
A principios del siglo ?)) se inventó el telescopio.
La 3otogra3ía" la in3or'tica" las counicaciones y" en general" los avances t#cnicos de los 2ltios a0os han ayudado uchísio a la astronoía. 6racias a los espectros" producidos por la descoposición de la lu1" podeos conocer in3oración detallada sobre la coposición quíica de un ob!eto. @abi#n se aplica al conociiento del Universo. Un halla1go reciente" las lentes gravitacionales" aprovechan el hecho de que los ob!etos con asa pueden desviar los rayos de lu1. Si se locali1a un grupo de cuerpos con la con&guración apropiada" act2a coo una lente potentísia y uestra" en el centro" ob!etos distantes que no podríaos ver. (as constelaciones
Las estrellas que se pueden observar en una noche clara 3oran deterinadas &guras que llaaos 5constelaciones5" y que sirven para locali1ar 's 3'cilente la posición de los astros. En total" hay JJ agrupaciones de estrellas que aparecen en la es3era celeste y que toan su nobre de &guras religiosas o itológicas" aniales u ob!etos. Este t#rino tabi#n se re&ere a 'reas deliitadas de la es3era celeste que coprenden los grupos de estrellas con nobre. Los dibu!os de constelaciones 's antiguos que se conocen se0alan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 8 a.C. Los suerios le dieron el nobre a la constelación Acuario" en honor a su dios An" que derraa el agua de la inortalidad sobre la @ierra. Los babilonios ya habían dividido el 1odíaco en +I signos iguales hacia el 8> a.C. Las actuales constelaciones del heis3erio norte se di3erencian poco de las que conocían los caldeos y los antiguos egipcios. Hoero y Hesíodo encionaron las constelaciones y el poeta griego Arato de Soli" dio una
descripción en verso de 88 constelaciones en su
A &nales del siglo ?)" los prieros exploradores europeos de los ares del Sur tra1aron apas del heis3erio austral. El navegante holand#s /> a0adió nuevas constelaciones. 's tarde 3ueron a0adidas otras constelaciones del heis3erio sur por el astrónoo ale'n Oohann (ayer"que publicó el prier atlas celeste extenso. uchos otros propusieron nuevas constelaciones" pero los astrónoos acordaron &nalente una lista de JJ. ;o obstante" los líites de las constelaciones siguieron siendo tea de discusión hasta +/," cuando la Unión Astronóica )nternacional &!ó dichos líites.
La ayor constelación de la es3era celeste es la de Hydra" que contiene GJ estrellas visibles a siple vista. La Cru1 del Sur" por su parte" es la constelación 's peque0a. Medidas del Universo +once#tos básicos Masa, es la cantidad de ateria de un ob!eto. -olumen, es el espacio ocupado por un ob!eto. .ensidad, se calcula dividiendo la asa de un ob!eto por su voluen. Tem#eratura, la cantidad de calor de un ob!eto. La teperatura 's ba!a posible en el Universo es de I-, :C ba!o cero : NelvinB" que es no tener ning2n tipo de energía. Unidades #ara medir distancias
edir el Universo es coplicado. A enudo no sirven las unidades habituales. Las distancias" el tiepo y las 3uer1as son enores y" coo es evidente" no se pueden edir directaente.
+once#to
e%uivalencia
4istancia edia entre la @ierra Unidad y el Sol. ;o se utili1a 3uera del +8/.G. M astronóica uaB Sistea Solar. A0o lu1
4istancia que recorre la lu1 en /.8G billones de un a0o. Si una estrella est' a M + G,.I,>", ua a0os lu1" la veos tal coo
era hace + a0os. Es la 's pr'ctica. <'rsec parala!e7 segundoB
4istancia de un cuerpo que ,"JG billones de tiene M una parala!e de I segentos ,"IG a0os lu1 de arco. La 's 5cientí&ca5. IG.IG> ua
l brillo de los astros
El brillo agnitud estelarB es un sistea de edida en que cada agnitud es I">+I veces 's brillante que la siguiente. Una estrella de agnitud + es + veces 's brillante que una de agnitud G. Las 's brillantes tienen agnitudes negativas. Rnicaente hay I estrellas de agnitud igual o in3erior a +. La estrella 's d#bil que se ha podido observar tiene una agnitud de I,. .eclinaci)n
La declinación es la edida" en grados" del 'ngulo de un ob!eto del cielo por encia o por deba!o del ecuador celeste. Cada ob!eto describe un 5círculo de declinación5 aparente. La distancia" en horas" desde #ste hasta el círculo de re3erencia que pasa por los polos y la posición de la @ierra al inicio de la priaveraB es la ascensión del ob!eto.
Cobinando la ascensión" la declinación y la distancia se deterina la posición relativa a la @ierra de un ob!ecto. (ongitud de onda
La longitud de onda es la distancia entre dos crestas de ondas luinosas" electroagn#ticas o siilares. A enor longitud" ayor 3recuencia. Su estudio aporta uchos datos sobre el espacio. (as le/es del Universo (e/es de 0e#ler
Se trata de tres leyes acerca de los oviientos de los planetas 3oruladas por el astrónoo ale'n Oohannes Nepler a principios del siglo ?)). Nepler basó sus leyes en los datos planetarios reunidos por el astrónoo dan#s @ycho (rahe" de quien 3ue ayudante. Sus propuestas ropieron con una vie!a creencia de siglos de que los planetas se ovían en órbitas circulares. 1rimera le/, Los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas en las que el Sol ocupa uno de los 3ocos de la elipse. Segunda le/, Las 'reas barridas por el segento que une al Sol con el planeta radio vectorB son proporcionales a los tiepos epleados para describirlas. Coo consecuencia" cuanto 's cerca est' el planeta del Sol con 's rapide1 se ueve. Tercera le/, Los cuadrados de los periodos siderales de revolución de los planetas alrededor del Sol son proporcionales a los cubos de los seie!es ayores de sus órbitas elípticas. Esto perite deducir que los planetas 's le!anos al Sol orbitan a enor velocidad que los cercanosP dice que el período de revolución depende de la distancia al Sol.
Estas leyes desepe0aron un papel iportante en el traba!o del astrónoo" ate'tico y 3ísico ingl#s del siglo ?)) )saac ;ewton" y son 3undaentales para coprender las trayectorias orbitales de la Luna y de los sat#lites arti&ciales.
2ravitaci)n universal
La gravitación es la propiedad de atracción utua que poseen todos los ob!etos copuestos de ateria. A veces se usa coo el t#rino 5gravedad5" aunque este se re&ere 2nicaente a la 3uer1a gravitacional que e!erce la @ierra La gravitación es una de las cuatro 3uer1as b'sicas que controlan las interacciones de la ateria. Hasta ahora no han tenido los intentos de detectar las ondas gravitacionales que" seg2n sugiere la teoría de la relatividad" podrían observarse cuando se perturba el capo gravitacional de un ob!eto de gran asa. La ley de la gravitación" 3orulada por )saac ;ewton en +GJ8" a&ra que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directaente proporcional al producto sus asas e inversaente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. l e*ecto .o##ler
La variación de la longitud de onda de la lu1" radiación electroagn#tica y sonido de los cuerpos in3ora sobre su oviiento.
Cuando un vehículo se acerca oíos su otor 's agudo que cuando se ale!a. )gualente" cuando una estrella o una galaxia se acercan" su espectro se despla1a hacia el a1ul y" si se ale!an" hacia el ro!o.
4e oento" todas las galaxias observadas se despla1an hacia el ro!o" es decir" se ale!an de aquí.
httpDwww.astroia.couniversoorigen.ht
rigen del Universo
El Universo ilustrado en tres diensiones espaciales y una diensión teporal. En la cosología oderna" el origen del Universo es el instante en que apareció toda la ateria y la energía que existe actualente en el Universo coo consecuencia de una gran explosión. La postulación denoinada @eoría del (ig (ang es abiertaente aceptada por la ciencia en nuestros días y conlleva que el Universo podría haberse originado hace unos +,.- illones de a0os" en un instante de&nido. + I En la d#cada de +/," el astrónoo estadounidense Edwin Hubble con&ró que el Universo se estaba expandiendo" 3enóeno que Albert Einstein" con la teoría de la relatividad general" había predicho anteriorente. Sin ebargo" el propio Einstein no creyó en sus resultados" pues le parecía absurdo que el Universo se encontrara en in&nita expansión" por lo que agregó a sus ecuaciones la 3aosa 5constante cosológica5 dicha constante resolvía el problea de la expansión in&nitaB" a la cual posteriorente denoinaría #l iso coo el ayor error de su vida.
3nfaci)n Artículo principal: @eoría in*acionaria
En la counidad cientí&ca tiene una gran aceptación la teoría in*acionaria" propuesta por Alan 6uth y Andrei Linde en los a0os ochenta" que intenta explicar los prieros instantes del universo. Se basa en estudios sobre capos gravitatorios deasiado 3uertes" coo los que hay cerca de un agu!ero negro. Supuestaente nada existía antes del instante en que nuestro universo era de la diensión de un punto con densidad in&nita" conocida coo una singularidad espacio-temporal. En este punto se concentraba toda la ateria" la energía" el espacio y el tiepo. Seg2n esta teoría" lo que desencadenó el prier ipulso del (ig (ang es una 53uer1a in*acionaria5 e!ercida en una cantidad de tiepo pr'cticaente inapreciable. Se supone que de esta 3uer1a in*acionaria se dividieron las actuales 3uer1as 3undaentales. Este ipulso" en un tiepo tan iniaginableente peque0o" 3ue tan violento que el universo contin2a expandi#ndose en la actualidad. Hecho que 3ue corroborado por Edwin Hubble. Se estia que en solo +> x + 7 ,, segundos ese universo priigenio ultiplicó sus edidas. 4ormaci)n de materia Artículo principal: @eoría del (ig (ang
La teoría del (ig (ang consiste en que el universo que antes era una singularidad in&nitaente densa" ate'ticaente paradó!ica" con una teperatura uy elevada" en un oento dado explotó coen1ando a expandirse" una gran cantidad de energía y ateria separando todo" hasta ahora. El universo despu#s del (ig (ang" coen1ó a en3riarse y a expandirse" este en3riaiento produ!o que tanta energía coen1ara a estabili1arse. Los protones y los neutrones se 5crearon5 y se estabili1aron cuando el universo tenía una teperatura de +. illones de grados" aproxiadaente una cent#sia de segundo despu#s del inicio. Los electrones tenían una gran energía e interactuaban con los neutrones" que inicialente tenían la isa proporción que los protones" pero debido a esos choques los neutrones se convirtieron 's en protones que viceversa. La proporción continuó ba!ando ientras el universo se seguía en3riando" así cuando el universo tenía ,. illones de grados una d#cia de segundoB había treinta y ocho neutrones por cada sesenta y dos protones" y veinticuatro por setenta y seis cuando tenía +. illones de grados un segundoB. Lo priero en aparecer 3ue el n2cleo del deuterio" casi catorce segundos despu#s" cuando la teperatura de ,. illones de grados peritía a los
neutrones y protones peranecer !untos.
El origen del universo
Origen del Universo Fotografía cortesía de la NASA
La teoría 's conocida sobre el origen del universo se centra en un catacliso cósico sin igual en la historiaD el big bang. Esta teoría surgió de la observación del ale!aiento a gran velocidad de otras galaxias respecto a la nuestra en todas direcciones" coo si hubieran sido repelidas por una antigua 3uer1a explosiva. Antes del big bang" seg2n los cientí&cos" la inensidad del universo observable" incluida toda su ateria y radiación" estaba copriida en una asa densa y caliente a tan solo unos pocos ilíetros de distancia. Este estado casi incoprensible se especula que existió tan sólo una 3racción del prier segundo de tiepo. Los de3ensores del big bang sugieren que hace unos +. o I. illones de a0os" una onda expansiva asiva peritió que toda la energía y ateria conocidas del universo incluso el espacio y el tiepoB surgieran a partir de alg2n tipo de energía desconocido. La teoría antiene que" en un instante una trillon#sia parte de un segundoB tras el big bang" el universo se expandió con una velocidad incoprensible desde su origen del taa0o de un gui!arro a un alcance astronóico. La expansión aparenteente ha continuado" pero ucho 's despacio" durante los siguientes iles de illones de a0os.
Los cientí&cos no pueden saber con exactitud el odo en que el universo evolucionó tras el big bang. uchos creen que" a edida que transcurría el tiepo y la ateria se en3riaba" coen1aron a 3orarse tipos de 'toos 's diversos" y que estos &nalente se condensaron en las estrellas y galaxias de nuestro universo presente. Orígenes de la teoría Un sacerdote belga" de nobre 6eorge Leatre" sugirió por priera ve1 la teoría del big bang en los a0os I" cuando propuso que el universo coen1ó a partir de un 2nico 'too priigenio. Esta idea ganó epu!e 's tarde gracias a las observaciones de Edwin Hubble de las galaxias ale!'ndose de nosotros a gran velocidad en todas direcciones" y a partir del descubriiento de la radiaci)n c)smica de microondas de Arno
