Origen del universo
El origen del Universo es el instante en que apareció toda la materia y la energía que existe actualmente en el universo como consecuencia de una gran explosión. Una postulación
denominada Teoría del Big
Bang. Esta postulación es abiertamente aceptada por
la ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría haberse originado
hace entre 13.700 millones de años, en un instante definido.
Origen del big bang
La idea
central del Big Bang es que la teoría de la relatividad general puede
combinarse con las observaciones de isotropía y homogeneidad a gran escala de la distribución de galaxias y los cambios de posición entre ellas,
permitiendo extrapolar las condiciones del Universo antes o después en el tiempo.
Una
consecuencia de todos los modelos de Big Bang es que, en el pasado, el Universo
tenía una temperatura más alta y mayor densidad y, por tanto, las condiciones del Universo
actual son muy diferentes de las condiciones del Universo pasado.
Evolución del universo
El hecho
de que el universo esté en expansión se deriva de las observaciones del corrimiento al rojo realizado en la década de 1920 y que se
cuantifican por la ley de
Hubble. Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de Friedmann-Robertson-Walker, que es
una solución de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, que predicen el inicio
del universo mediante un big bang.
El
"corrimiento al rojo" es un fenómeno observado por los astrónomos,
que muestra una relación directa entre la distancia de un objeto remoto (como
una galaxia) y la velocidad con la que éste se aleja. Si esta expansión ha sido
continua a lo largo de la vida del universo, entonces en el pasado estos
objetos distantes que siguen alejándose tuvieron que estar una vez juntos. Esta
idea da pie a la teoría del Big Bang; el modelo dominante en la
cosmología actual.
Durante
la era más temprana del Big Bang, se cree
que el universo era un caliente y denso plasma. Según avanzó la expansión, la temperatura
decreció hasta el punto en que se pudieron formar los átomos. En aquella época,
la energía de fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través
del espacio.
-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
El destino final del universo
tiene diversos modelos que explican lo que sucederá en función de diversos
parámetros y observaciones. A continuación se explican los modelos
fundamentales más aceptados:
-Big Crunch o la Gran Implosión
Es
posible que el inmenso aro que rodeaba a las galaxias sea una forma de materia
que resulta invisible desde la Tierra. Esta materia oscura tal vez constituya el 99% de todo lo que hay
en el universo.
Si el
universo es suficientemente denso, es posible que la fuerza gravitatoria de toda esa materia pueda finalmente detener
la expansión inicial, de tal manera que el universo volvería a contraerse, las
galaxias empezarían a retroceder, y con el tiempo colisionarían entre sí. La
temperatura se elevaría, y el universo se precipitaría hacia un destino
catastrófico en el que quedaría reducido nuevamente a un punto.
-Big Rip o Gran Desgarramiento
El Gran Desgarramiento o Teoría de la Eterna Expansión, llamado
en inglés Big Rip, es una hipótesis cosmológica sobre el destino último del
universo. Este posible destino final del universo depende de la cantidad de energía oscura existente en el Universo. Si el universo
contiene suficiente energía oscura, podría acabar en un desgarramiento de toda
la materia.
El valor
clave es w, la razón entre la presión de la energía oscura y su densidad energética. A w < -1, el universo acabaría por ser desgarrado.
Primero, las galaxias se separarían entre sí, luego la gravedad
sería demasiado débil para mantener integrada cada galaxia. Los sistemas planetarios perderían su cohesión gravitatoria. En los
últimos minutos, se desbaratarán estrellas y planetas,
y los átomos serán destruidos.
Descripción física
-Tamaño
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, pero hay distintas
tesis del tamaño; una de ellas es que hay varios universos, otro es que el
universo es infinito.
-Forma
Actualmente
muchos cosmólogos creen que el Universo observable está muy cerca de ser
espacialmente plano, con arrugas locales donde los objetos masivos distorsionan
el espacio-tiempo, de la
misma forma que la superficie de un lago es casi plana. Esta opinión fue
reforzada por los últimos datos del WMAP,
mirando hacia las "oscilaciones acústicas" de las variaciones de
temperatura en la radiación de fondo de microondas.
Por otra parte,
se desconoce si el universo es conexo.
El universo no tiene cotas espaciales de acuerdo al modelo estándar del Big Bang,
pero sin embargo debe ser espacialmente finito (compacto).
-Color
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.
Estructuras agregadas del universo
-Las galaxias
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".
-Forma 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
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.
-Galaxias 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
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.
-Vía láctea
La Vía Láctea es nuestra galaxia. Según las observaciones, posee una masa de 1012masas
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.
-Las constelaciones
Tan sólo 3 galaxias distintas a la nuestra son visibles a
simple vista. Tenemos la Galaxia de Andrómeda, visible desde
el Hemisferio Norte; la Gran Nube de Magallanes, y la Pequeña Nube de Magallanes, en el Hemisferio Sur celeste. El resto de las galaxias no
son visibles al ojo desnudo sin ayuda de instrumentos. Sí que lo son, en
cambio, las estrellas que forman parte de la Vía Láctea. Estas estrellas dibujan a menudo en el cielo figuras
reconocibles, que han recibido diversos nombres en relación con su aspecto.
Estos grupos de estrellas de perfil identificable se conocen con el nombre de constelaciones. La Unión Astronómica Internacional agrupó oficialmente
las estrellas visibles en 88 constelaciones, algunas de ellas muy extensas,
como Hidra o la Osa Mayor, y otras muy pequeñas como Flecha y Triángulo.
-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.
-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 nuestro
sistema solar hay 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, considerándose desde 2006 a Plutón como un planeta enano.
-Asteroides y cometas
En aquellas zonas de la órbita de una estrella en las que,
por diversos motivos, no se ha producido la agrupación de la materia inicial en
un único cuerpo dominante o planeta, aparecen los discos de asteroides: objetos rocosos de muy diversos tamaños que orbitan en
grandes cantidades en torno a la estrella, chocando eventualmente entre sí.
Cuando las rocas tienen diámetros inferiores a 50m se denominan meteoroides. A consecuencia de las colisiones, algunos asteroides
pueden variar sus órbitas, adoptando trayectorias muy excéntricas que
periódicamente les acercan la estrella. Cuando la composición de estas rocas es
rica en agua u otros elementos volátiles, el acercamiento a la estrella y su
consecuente aumento de temperatura origina que parte de su masa se evapore y
sea arrastrada por el viento solar, creando una larga
cola de material brillante a medida que la roca se acerca a la estrella.
