El Universo es generalmente definido como todo lo que existe fĂsicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energĂa y el impulso, y las leyes y constantes fĂsicas que las gobiernan. Sin embargo, el tĂŠrmino "universo" puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.
El universo es una entidad dinámica, en evolución. Tuvo un principio y probablemente puede tener un fin. Se sabe por evidencias observadas que las galaxias se van alejando unas de otras. Continuamente los elementos, átomos y moléculas interactúan creando cambios. Ondas electromagnéticas las encontramos en todas partes, puede que la mayor parte del universo esté compuesto en su mayoría por materia oscura. La cosmología es la ciencia dedicada al estudio del origen y evolución del universo. La teoría más conocida sobre el origen del universo es la teoría del Big Bang, y más tarde la teoría inflacionaria
Aristarco de Samos: Fue quien en su época (250 a.C.) se atrevió a decir que la Tierra giraba alrededor del Sol y no el Sol alrededor de la Tierra, como se pensaba hasta ese entonces. Ptolomeo: Fue quien propuso la teoría Geocéntrica (Siglo II), en la cual la Tierra es el centro del Universo. Los planetas y el Sol giraban en órbitas circulares alrededor de la Tierra. Las estrellas eran inmóviles. Estas ideas prevalecieron 13 siglos gracias a que permitía realizar predicciones con bastante exactitud.
Nicolás Copérnico: Fue quién investigo las ideas de Aristarco y formuló la teoría Heliocéntrica, el Sol, astro inmóvil, es el centro del Universo, y la Tierra y los demás planetas giran alrededor de él además de su propio movimiento de rotación. (Año 1543). Esta teoría le llegó a traer problemas con la Iglesia. Johannes Kepler: Quién elaboro 3 leyes que llevan su nombre, describiendo el movimiento de los planetas, sus leyes son: Los planetas giran alrededor del Sol escribiendo órbitas elípticas y no circulares. II. Los radios vectores que unen al Sol barren aéreas iguales en tiempos iguales. La velocidad con los que los planetas giran en torno al Sol varía a lo largo de su órbita. La velocidad será mayor en perihelio que en el afelio. III. Distancias medias del Sol al cubo es directamente proporcional a los tiempos de revolución al cuadrado. Es decir, el tiempo que demora un planeta en recorrer su órbita está en directa relación con la distancia media que lo separa del Sol. I.
Isaac Newton: Fue quien enunció la Ley de la Gravitación Universal, sobre la fuerza de atracción entre el Sol y los planetas. Comprobando las leyes de Kepler y surgiendo como consecuencia de las mismas. Planteaba que dos cuerpos se atraen con una fuerza directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de distancia que los separa. Galileo Galilei: En 1610, inventó un telescopio uniendo dos lentes, y observó el universo. Las ideas de galileo se ajustaban a Copérnico, teniendo problemas con la Iglesia. En 1632 publica su Diálogo, donde defendía el modelo Copernicano. Finalmente la Iglesia lo obliga a abandonar sus ideas
Hubble y la expansión del universo En 1929, el astrofísico norteamericano Edwin Hubble, tras localizar e identificar diferentes galaxias, observó que se alejaban de nosotros con velocidades proporcionales a sus distancias. Esta observación de Hubble comportaba implicaciones perturbadoras: el universo no es estático, se está expandiendo y, consecuentemente, en tiempo anteriores sus objetos habían de estar más próximos los unos de los otros; en uno «tiempo cero», el universo estaba totalmente concentrado. La observación de Hubble, concretada en la ley de Hubble, supuso una revolución intelectual que reactivó la investigación sobre el origen o inicios del universo. Observación y ley constituirán el primer pilar sobre el cual se levantará la teoría del Big Bang; el segundo pilar será la teoría de la relatividad general de Einstein.
Observación de Hubble Desde 1924 sabemos que nuestra galaxia, la Vía Láctea, no es la única galaxia al universo. Edwin Hubble (1889-1953), por primera vez, localizó otras galaxias y calculó su distancia a partir de la luz que recibimos. Observó que todas, excepto algunas próximas a la nuestra, mostraban una desviación hacia el rojo en su espectro. Una desviación hacia el rojo significa que el objeto que emite aquella luz se aleja de nosotros; la desviación hacia el otro extremo del espectro, hacia el azul, significa que el objeto emisor se acerca. Hubble, después de observar y catalogar espectros de muchas galaxias publicó, en el 1929, sus conclusiones: casi todas las galaxias se están separando de nosotros, la magnitud de su
desviación hacia el rojo es directamente proporcional a la distancia que se encuentran, es decir, cuando más lejana es una galaxia, con más velocidad se separa de nosotros. El conocimiento de la relación entre velocidad y distancia, que hoy recibe el nombre de constante de Hubble, es lo que nos permite explicar con qué rapidez se expande el universo y es lo que nos permite calcular que hace unos 13.700 millones de años se produjo lo que se conoce como el Big Bang.
TEORĂ?A DEL BIG BANG Edward Lemanitre George Anthony Gamon
El modelo del Big Bang, teoría hoy ampliamente aceptada, sostiene que el universo comenzó a existir bruscamente, hace unos 13.700 millones de años, en una gigantesca explosión. La expansión que hoy observemos no es sino un vestigio o rastro de la explosión primordial. En aquel instante, la materia estaba concentrada en un estado de densidad y temperatura infinitas; desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.
Esta teoría, que se formulo a partir de las observaciones de Edwin Hubble, se puede comparar con un globo que se infla, si marcamos varios puntos en él, a medida que se expande el globo los puntos se alejan proporcionalmente. El volumen del universo, que corresponde a la superficie del globo, es finito y, al mismo tiempo, no tiene límites. En este universo esférico —tal y como afirma Einstein— yendo siempre en una misma dirección, volveríamos al punto de partida.
Breve resumen de la historia del universo Densidad [g/cm3]
Epoca
Tiempo
Big Bang
0
Planck
<10-43
>1094
>1032
Era de Cosmología cuántica donde el Universo ocupaba el tamaño de un nucleón
Quark
<10-23 s
>1055
>1022
Poblado densamente con quarks libres
Hadron
<10-4 s
>1014
>1012
Aniquilación de materia y antimateria
-4
Evento
~ infinitamente alta Extremadamente alta Origen del Universo
10 - 10
Rápida expansión y enfriamiento; equilibrio térmico de electrones, positrones, neutrinos y fotones
105 -10-22
1010 - 3000
Formación de Helio y Deuterio; la radiación se desacopla de la materia al finalizar la era
<10-22
<3000 &
Condesanción de quasars y cúmulos de galaxias
5x10-30-5x10-31
3&
14
5
Lepton
10 s a 1 s
10 -10
Radiación
1 s to 106 a
Materia
>106 a
Presente 15-20 x 109 a
Temperatura (K)
12
10
Se han formado galaxias y estrellas; estrellas todavía en formación
# Al comienzo de la era de la radiación era, cuando el Universo tenía 1 s de edad y T = 1010 K, la densidad de radiación era de 105 g/cm3, mientras que la densidad de materia de sólo 0.1-1.0 g/cm3 & La temperatura de la radiación cósmica de fondo, que no esta más acoplada con la materia y su temperatura
•Varios cálculos han demostrado que toda la materia y la energía que conocemos es muy poca en relación a la que debería existir para que el Big Bang sea correcto. Por lo que se postuló la existencia de una materia hipotética para llenar ese vacío, a la cual se la llamo materia oscura ya que no interactúa con ninguna de las fuerzas nucleares (fuerza débil y fuerte) y ni el electromagnetismo, sólo con la fuerza gravitacional. •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".
A. Penzias
R. Wilson
El año 1965, cuando los físicos norteamericanos Arno Penzias y Robert Wilson, que trabajaban para la gigantesca Compañía de Teléfonos Bell, de Estados Unidos, realizando experimentos con un radiotelescopio muy sensible, captaron sin querer una interferencia de microondas, que les llegaba desde todas partes, no importaba hacia donde apuntaban el aparato. Luego de descartar las posibilidades de malfuncionamiento del equipo e interferencias naturales producidas por el Sol y nuestra Galaxia, llegaron a la conclusión que la radiación que recibían tenía un origen astronómico natural y que correspondía a la radiación (luz) que emitiría un objeto con una temperatura de 270 grados C bajo cero (3 K), al borde del cero absoluto. No podía ser otra cosa que el resplandor del Big Bang, predicho por Gamow. Se le llamó: Fondo Cósmico de Microondas (FCM).
TEORÍA DEL UNIVERSO INFLACIONARIO Alan Guth
El término inflación en cosmología significa expansión
acelerada y se denomina así por su parecido con el crecimiento cada vez más rápido que sufren los precios en determinadas épocas. Según la teoría del universo inflacionario, inmediatamente después de producirse el Big Bang, debió darse un breve período de expansión acelerada durante el cual el tamaño del universo primitivo aumentó en un factor enorme para luego enfriarse y seguir expandiéndose a un ritmo más lento Una fase inflacionaria durante la cual la fuerza fuerte se separó de la débil y el universo se hizo plano y homogéneo. Nuestro universo es una pequeña burbuja dentro de un gran espacio donde se forman de manera continua "nuevos universos"
Aunque la teoría de la inflación es sumamente especulativa, ya que no posee un respaldo empírico en el que apoyarse, lo cierto es que ha sido muy bien acogida por el estamento científico pues explica de forma teórica numerosas incógnitas que generaba la teoría del Big Bang y, por tanto, contribuye a reforzarla.
Nuestro sistema solar, parte de la Vía Láctea, está integrado por el Sol, nueve planetas, 64 lunas , muchos asteroides, millones de cometas y meteoritos, así como el polvo interplanetario y gases
•El Sistema Solar se originó a partir de una inmensa masa de gases y polvo que comenzó a contraerse mientras rotaba lentamente. •La rotación de masas de gas y polvo lo llevo a la formación de una protoestrella (proto = primera) que al seguir contrayéndose, comenzó a girar más rápido, formando un disco en torno de ellas. •El disco habría estado formado por granos de polvo, que se fueron cubriendo formando los planetésimos, a partir de los cuales se habrían formado los planetas. •Posteriormente, el centro o núcleo de la protoestrella aumentó su temperatura a varios millones de grados originando el Sol.
•Los asteroides en un principio eran mucho más numerosos y las colisiones con los planetas eran mas frecuentes. •Los asteroides que no se unieron a los planetas quedaron atrapados en el cinturón de asteroides (Pasa alrededor de Marte) y en el cinturón de Kuiper (pasa fuera de Plutón). •La primera teoría moderna sobre el origen del Sistema Solar fue propuesta por el filosofo alemán Immanuel Kant y Pierre Simon de Laplace, quién estableción que los planetas se habían formado a partir de un disco de materia que rodea al Sol.
El Sol El Sol es nuestra principal fuente de energía y contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce fuerza gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su
alrededor. Se formó hace 4.500 a 5000 millones de años y tiene combustible para 5000 millonmes de años más. Alrededor del 75% del Sol está formado por H, y 25% por He. Cuando se su hidrogeno aumentará su tamaño convirtiéndose en una gigante roja tragándose los 4 planetas más cercanos. Luego se enfriara siendo una enana blanca, cuando se consuma su He pasara a ser una enana negra.
La capa exterior del Sol es llamada fotosfera, donde la Tº es de 6000ºC
salvo por excepciones de 4000ºC llamadas manchas solares. Dentro del Sol encontramos la zona de convección, luego la zona de radiación (donde se concentran los rayos UV), luego el núcleo donde se estima que posee 15 millonesºC. Un gramo de materia solar libera muchísima energía como Helio o partículas alfa (menor peso que el He). También el Sol absorbe también energía, de los cometas que pasan cerca del Sol, que se desintegran al rose. El Sol tiene 100 veces el radio de la tierra, gira a su eje 25 a 36 horas, tiene 300.000 veces la masa de la tierra, una Tº de 6000ºC y una gravedad 3 veces mayor que la de la tierra. Nuestro sistema solar gira alrededor del centro de la Vía Láctea, nuestra galaxia. Da una vuelta cada 225 millones de años. Ahora se mueve hacia la constelación de Hércules. Hoy en día el Sol se estudia desde satélites como el SOHO. También está el telescopio ultravioleta extremo que detecta la radiación invisible para el ojo humano.