Historia del universo
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término universo puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.
Observaciones astronómicas: indican que el universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12 millardos de años (entre 13 730 y 13 810 millones de años) y por lo menos 93.000 millones de años luz de extensión. El evento que se cree que dio inicio al universo se denomina Big Bang. En aquel instante toda la materia y la energía del universo observable estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y continúa haciéndolo.
Observaciones recientes: han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la materia y la energía en el universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y no es directamente observable
Protogalaxias
Los rápidos avances acerca de lo que pasó después de la existencia de la materia aportan mucha información sobre la formación de las galaxias. Se cree que las primeras galaxias eran débiles "galaxias enanas" que emitían tanta radiación que separarían los átomos gaseosos de sus electrones. Este gas, a su vez, se estaba calentando y expandiendo, y tenía la posibilidad de obtener la masa necesaria para formar las grandes galaxias que conocemos hoy.
Destino Final
Descripción física
Muy poco se conoce con certeza sobre el tamaño del universo. Puede tener una longitud de billones de años luz o incluso tener un tamaño infinito.
Forma
COLOR
Café cortado cósmico, el color del universo.
Históricamente se ha creído que el Universo es de color negro, pues es lo que observamos al momento de mirar al cielo en las noches despejadas.
En 2002, sin embargo, los astrónomos Karl Glazebrook e Ivan Baldry afirmaron en un artículo científico que el universo en realidad es de un color que decidieron llamar café cortado cósmico. Este estudio se basó en la medición del rango espectral de la luz proveniente de un gran volumen del Universo, sintetizando la información aportada por un total de más de 200.000 galaxias.
Homogeneidad e isotropía
Fluctuaciones en la radiación de fondo de microondas
Mientras que la estructura está considerablemente fractalizada a nivel local, en los órdenes más altos de distancia el universo es muy homogéneo. A estas escalas la densidad del universo es muy uniforme, y no hay una dirección preferida o significativamente asimétrica en el universo. Esta homogeneidad e isotropía es un requisito de la Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker empleada en los modelos cosmológicos modernos.
Composición
El universo observable actual parece tener un espacio-tiempo geométricamente plano, conteniendo una densidad masa-energía equivalente a 9,9 × 10-30 gramos por centímetro cúbico. Los constituyentes primarios parecen consistir en un 73% de energía oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. Así, la densidad de los átomos equivaldría a un núcleo de hidrógeno sencillo por cada cuatro metros cúbicos de volumen.
La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio. Actualmente se especula con que el neutrino, (una partícula muy abundante en el universo), tenga, aunque mínima, una masa. De comprobarse este hecho, podría significar que la energía y la materia oscura no existen.
Durante las primeras fases del Big Bang, se cree que se formaron las mismas cantidades de materia y antimateria
A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias.
Las galaxias: son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes en las que se organiza la materia en el universo. A través del telescopio se manifiestan como manchas luminosas de diferentes formas. A la hora de clasificarlas, los científicos distinguen entre las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treinta galaxias más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia (la Vía Láctea), y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".
Las galaxias están distribuidas por todo el universo y presentan características muy diversas, tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las más pequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de mayor tamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas pueden tener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no suelen exceder de los 6.000 años luz.
Además de estrellas y sus astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxias contienen también materia interestelar, constituida por polvo y gas en una proporción que varia entre el 1 y el 10% de su masa.
Se estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones de galaxias, aunque estas cifras varían en función de los diferentes estudios.
Formas de galaxias
La creciente potencia de los telescopios, que permite observaciones cada vez más detalladas de los distintos elementos del universo, ha hecho posible una clasificación de las galaxias por su forma. Se han establecido así cuatro tipos distintos: galaxias elípticas, espirales, espirales barradas e irregulares.
Galaxias elípticas
Galaxia elíptica
En forma de elipse o de esferoide, se caracterizan por carecer de una estructura interna definida y por presentar muy poca materia interestelar. Se consideran las más antiguas del universo, ya que sus estrellas son viejas y se encuentran en una fase muy avanzada de su evolución.
Galaxias espirales
Están constituidas por un núcleo central y dos o más brazos en espiral, que parten del núcleo. Éste se halla formado por multitud de estrellas y apenas tiene materia interestelar, mientras que en los brazos abunda la materia interestelar y hay gran cantidad de estrellas jóvenes, que son muy brillantes. Alrededor del 75% de las galaxias del universo son de este tipo.
Galaxia espiral barrada
Es un subtipo de galaxia espiral, caracterizados por la presencia de una barra central de la que típicamente parten dos brazos espirales. Este tipo de galaxias constituyen una fracción importante del total de galaxias espirales. La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada.
Galaxias irregulares
Galaxia irregular
Incluyen una gran diversidad de galaxias, cuyas configuraciones no responden a las tres formas anteriores, aunque tienen en común algunas características, como la de ser casi todas pequeñas y contener un gran porcentaje de materia interestelar. Se calcula que son irregulares alrededor del 5% de las galaxias del universo.
La Vía Láctea
es nuestra galaxia. Según las observaciones, posee una masa de 1012 masas solares y es de tipo espiral barrada. Con un diámetro medio de unos 100.000 años luz se calcula que contiene unos 200.000 millones de estrellas, entre las cuales se encuentra el Sol. La distancia desde el Sol al centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8,5 kpc) A simple vista, se observa como una estela blanquecina de forma elíptica, que se puede distinguir en las noches despejadas. Lo que no se aprecian son sus brazos espirales, en uno de los cuales, el llamado brazo de Orión, está situado nuestro sistema solar, y por tanto la Tierra.
El núcleo central de la galaxia presenta un espesor uniforme en todos sus puntos, salvo en el centro, donde existe un gran abultamiento con un grosor máximo de 16.000 años luz, siendo el grosor medio de unos 6.000 años luz.
Todas las estrellas y la materia interestelar que contiene la Vía Láctea, tanto en el núcleo central como en los brazos, están situadas dentro de un disco de 100.000 años luz de diámetro, que gira lentamente sobre su eje a una velocidad lineal superior a los 216 km/s.
Las constelaciones
Las estrellas
Son los elementos constitutivos más destacados de las galaxias. Las estrellas son enormes esferas de gas que brillan debido a sus gigantescas reacciones nucleares. Cuando debido a la fuerza gravitatoria, la presión y la temperatura del interior de una estrella es suficientemente intensa, se inicia la fusión nuclear de sus átomos, y comienzan a emitir una luz roja oscura, que después se mueve hacia el estado superior, que es en el que está nuestro Sol, para posteriormente, al modificarse las reacciones nucleares interiores, dilatarse y finalmente enfriarse.
Al acabarse el hidrógeno, se originan reacciones nucleares de elementos más pesados, más energéticas, que convierten la estrella en una gigante roja. Con el tiempo, ésta vuelve inestable, a la vez que lanza hacia el espacio exterior la mayor parte del material estelar. Este proceso puede durar 100 millones de años, hasta que se agota toda la energía nuclear, y la estrella se contrae por efecto de la gravedad hasta hacerse pequeña y densa, en la forma de enana blanca, azul o marrón. Si la estrella inicial es varias veces más masiva que el Sol, su ciclo puede ser diferente, y en lugar de una gigante, puede convertirse en una supergigante y acabar su vida con una explosión denominada supernova. Estas estrellas pueden acabar como estrellas de neutrones. Tamaños aún mayores de estrellas pueden consumir todo su combustible muy rápidamente, transformándose en una entidad supermasiva llamada agujero negro.
Los planetas
Los planetas son cuerpos que giran en torno a una estrella y que, según la definición de la Unión Astronómica Internacional, deben cumplir además la condición de haber limpiado su órbita de otros cuerpos rocosos importantes, y de tener suficiente masa como para que su fuerza de gravedad genere un cuerpo esférico. En el caso de cuerpos que orbitan alrededor de una estrella que no cumplan estas características, se habla de planetas enanos, planetesimales, o asteroides.
-El Universo es todo, sin excepciones.
Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. Es muy grande, pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia, el universo es, sobre todo, espacio vacío.
EL
Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad.
La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas ... Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:
Nuestro lugar en el Universo
Nuestro mundo, la Tierra, es minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia que tiene 100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.
La teoría del Big Bang explica cómo se formó
Dice que hace unos 15.000 millones de años la materia tenía una densidad y una temperatura infinitas. Hubo una explosión violenta y, desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.
El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante, pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica.
El universo nace en circunstancias desconocidas. Según los conocimientos científicos del Bing Bang, surgió de una “singularidad”, un punto de densidad infinita en el que explotan las leyes del espacio y del tiempo.
Las teorías actuales apuntan a una era de “inflación” rápida; una expansión tan acelerada que supero la velocidad de la luz. Es posible que el universo, en principio del tamaño de una bola diminuta de menos de un milímetro, se haya expandido mucho más allá de las distintas que en la actualidad pueden observar nuestros telescopios más potentes.
La fuerza primitiva que se mueve dejando una serie de partículas elementales electrones, quarks, gluones, y neutrinos… que sobrevienen en un entorno con temperaturas elevadísimas(1027°c). Agotada, la fuerza primitiva del universo se disuelve en gravedad y otras fuerzas que actúan a nivel nuclear. Se aplican ya las leyes de Einstein.
El universo sigue expandiéndose y enfriándose.
ESTUDIO DEL UNIVERSO
Desde tiempos inmemorables las estrellas le han servido al hombre como reloj y puntos de referencia.
*Galileo construyó el primer telescopio (aunque la idea era holandesa) e inmediatamente lo dirigió hacia las estrellas. Esto provoco una revolución científica: el hombre podía ver más allá en el espacio y distinguir los planetas como cuerpos celestes y no simples puntos de luz. Galileo descubrió las lunas de Júpiter y los anillos de saturno.
*Los telescopios ópticos: Captan la luz procedente de los astros y producen imágenes lo bastante grande y nítidas pasa que puedan ser examinadas con detalle. En las últimas décadas se han lanzado al espacio telescopios espaciales que, al estar, fuera de la atmósfera terrestre, nos ofrecen mejores imágenes. Estos telescopios están automatizados y responden a órdenes enviadas por los científicos desde la tierra.
*Telescopio de rayos X: Los telescopios convencionales no pueden detectar los rayos x, pues si este tipo de radiación cae verticalmente sobre un espejo, sencillamente lo atraviesa pasando por los espacios libres entre sus átomos. En los primeros instrumentos se utilizaba una rejilla colocada por delante del detector para obtener al menos cierta información direccional.
*Radiotelescopios: Son grandes receptores que recogen radiaciones de onda larga procedente de diversos astros, mediante gigantescas antenas parabólicas; en nuestro sistema solar las principales fuentes previsoras son el sol y Júpiter. Se emplean también para seguir a los vehículos especiales. Las ondas de radio son concentradas por un receptor y filtradas mediante un computador. Finalmente, un registrador de dibuja las señales en un grafico.
*Espectrografía estelar: Es el estudio de la luz recibida de los espectroscopios; estos consisten en un prisma triangular o una red de difracción, que descompone la luz en distintas longitudes de onda. Se consigue así un espectro que se fotografía mediante un espectrógrafo, obteniéndose un espectrograma. Los espectros que se utilizan también a modo de termómetros estelares, ya que existe relación entre la temperatura del cuerpo emisor y el color de la luz recibida. Así mismo, también se utiliza en la medición de las velocidades radiales de las estrellas respecto a la tierra.
*Las sondas espaciales: Son pequeñas naves que se lanzan desde la tierra para que realicen un recorrido determinado. Estas naves detectan diferentes tipos de radiaciones y envían a la tierra información captada.
Desde 1957, año en que la antigua Unión Soviética lanzo al espacio la sonda espacial sputnik 1, este tipo de naves ha sido muy utilizado. La Voyager 2 es la primera que ha recorrido todo el sistema solar y que ha salido de él.
*Las naves espaciales tripuladas: Permiten al ser humano la observación astronómica in situó. La luna es el único astro que ha sido visitado por el hombre. El primer alunizaje fue realizado por una nave de Estados Unidos el 20 de julio de 1969.
TEORÍAS DEL UNIVERSO
Hay varias teorías del origen del universo; las más conocidas y recientes son estas:
-Teoría de Hoyle:
Defiende un universo estático, sin principio ni fin, que permanece inalterable.
Cuando una galaxia envejece y muere, otra nueva le sustituye.
Esta teoría no es buena porque cálculos realizados parecen indicar que las galaxias se originan al mismo tiempo, lo cual echa por tierra la teoría.
-Teoría del Big-Bang:
El universo esta en un cambio continuo. Su estudio permite reconstruir la historia y suponer cual fue su origen. Las galaxias se desplazan separándose, lo que permite asegurar que el universo se expande en todas las direcciones, es decir que aumenta de volumen progresivamente.
-Teoría pulsátil del Big-Bang:
Esta teoría es igual a la del Big-bang pero aumentada diciendo que; el universo llegará un momento en que parara de expandirse y se contraerá, para volver todo al principio.
CONSTITUCIÓN DEL UNIVERSO
El universo esta formado por: galaxias, estrellas, agujeros negros y quaras.
Galaxias:
Se cree que existen alrededor de 120.000millones de estas gigantescas estructuras, capaces de albergar una media de 150.000millones de estrellas cada una. Con una cantidad tan enorme de estas formaciones, es normal que también existan una ingente cantidad de formas y tamaños.
-Galaxia del tipo irregular (irr): Se denomina así a aquellas que por su baja densidad no han conseguido la simetría de la distribución.
-Galaxia del tipo elíptica (clasificación de E7 hasta E0): Las galaxias elípticas se forman cuando setas en su juventud (protogalaxias) han detenido o ralentizado su rotación y se contraen hacia el interior del núcleo central. Dependiendo de la velocidad de contracción, así como la velocidad de rotación originan diferentes estados que se dieron a diferenciar en siete subclasificaciones, que van desde E0 con forma casi esférica, hasta E7 con una forma casi aplanada.
-Galaxia tipo espiral (Sa, Sb, Sc): Enlas galaxias de tipo espiral, se definen tres categorías principales: Sa o espiral cerrada, Sb o espiral abierta y Sc o espirales con núcleo pequeño.
EL SISTEMA SOLAR
El sistema solar nace aproximadamente hace unos 10.000 millones de años después del big-bang del colapso de una nebulosa de polvo u gas hace del orden de entre 4600 y 5000 millones de años, se forma el sistema solar. Esta nebulosa que formo el sol y todos los elementos que han compuesto y compondrán el sistema solar, fue el remanente de la explosión de una supernova que anteriormente fue otra estrella, que a su vez provino de la explosión de otra supernova que otra vez se origino de la explosión en un final agonizante de la vida de una estrella.
Las medidas del sistema solar, son tremendamente imprecisas. Aunque plutón se halla a una media 5900millones de km, se calcula que las dimensiones medias de este, desde el centro del sol (punto de referencia inicial), hasta el extremo opuesto de la nube de Oort (remanente residual de la formación del sistema solar y que contiene, se cree, billones de cometas) son de aproximadamente 15 billones de kilómetros (algo mas de 1,5 años luz).
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