Teorías sobre la Estructura del Universo
Modelo Geocéntrico
El modelo geocéntrico es una antigua teoría que coloca a la Tierra en el centro del universo, y los astros, incluido el Sol, giran a su alrededor. Aristóteles apoyaba esta teoría.
Modelo Heliocéntrico
En el modelo heliocéntrico, la Tierra y los planetas se mueven alrededor de un Sol relativamente estacionario que está en el centro del sistema solar. Galileo, Kepler y Newton apoyaban esta teoría.
Disciplinas que Estudian el Universo
- Astrofísica: Es el estudio de la física del universo.
- Astronomía: Se centra en las observaciones del universo a una escala muy reducida.
- Cosmología: Trata del universo en su conjunto, a la máxima escala posible.
- Astrología: Conjunto de conocimientos que intentan relacionar características de una persona con su signo zodiacal.
Modelos Cosmológicos
Modelo Estático
Albert Einstein expuso la teoría de la relatividad general. Sus ecuaciones predecían un modelo del universo en expansión, pero introdujo la constante cosmológica para obligar a su modelo a permanecer estático.
Modelo Dinámico
Edwin Hubble demostró que el universo está en expansión, aunque esto quiere decir que en un momento inicial las galaxias estaban juntas, por lo tanto, el universo tuvo un origen. El Big Bang propone que el universo es dinámico y finito, y se creó en una explosión a partir de un punto inmaterial infinitamente denso y caliente hace 13.700 millones de años y se ha expandido gracias a la energía oscura.
Ley de Hubble
La velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia:
v = H x d
Donde v es la velocidad, d es la distancia y H es la constante cosmológica. Esto supuso reconocer que el universo se expande.
Formación del Universo
El Big Bang propone que el universo se formó hace 13.700 millones de años, donde los componentes fundamentales de todo cuanto conocemos se encontraban en un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, de radio nulo, en condiciones extremas que las leyes de la física actual tienen grandes dificultades para describir.
Eras de la Historia Cósmica
Las eras que componen la historia cósmica son:
- Era de Planck
- Era de la Gran Unificación
- Era de la Inflación
- Era Electrodébil
- Era Adrónica
- Era Leptónica
- Era de la Nucleosíntesis
- Era de los Átomos y de la Radiación
- Era de las Galaxias
Ecuación de Einstein, Universo y Energía Oscura
La energía y la materia son equivalentes. Y esto es lo que sucedió cuando apenas había transcurrido 10-35 segundos, y el universo tenía la temperatura de 1027 K, donde los fotones se materializaban y daban lugar a pares de partículas de materia y antimateria, formándose así los quarks y antiquarks.
Energía oscura: Energía que expande el universo, forma el 74% de la materia-energía del universo.
Acelerador de Partículas / LHC
Son instrumentos básicos utilizados por los científicos para interpretar los sucesos ocurridos en los instantes previos al gran estallido.
LHC: Tiene como misión acelerar y colisionar protones y utilizar la energía de las colisiones para calentar la materia hasta alcanzar la temperatura que tenía el universo un microsegundo después del Big Bang.
Era de la Nucleosíntesis
La temperatura alcanzó un valor lo suficientemente bajo como para permitir la unión entre protones y neutrones, y en apenas 3 minutos se formaron núcleos de hidrógeno (H), helio (He) y pequeñas cantidades de litio (Li). El periodo es de 1 segundo.
Plasma
Es el cuarto estado de la materia, entre líquido y gas. Cuando se combinaron los núcleos del plasma con los del átomo, dejaron de interaccionar con los fotones, y se aclaró la niebla cosmológica, permitiendo el paso de la radiación luminosa a través de la materia atómica sin obstáculos.
Función de la Materia Oscura y la Energía Oscura
Materia oscura: Es una especie de esqueleto donde se engarza toda la materia ordinaria que podemos ver.
Energía oscura: Actúa como una fuerza repulsiva en contra de la gravedad, expandiendo así el universo.
Vía Láctea
Galaxia espiral que contiene nebulosas, polvo cósmico y millones de estrellas. En uno de sus brazos se encuentran el Sol, la Tierra y los demás planetas del sistema solar. Nosotros nos encontramos a unos 30.000 años luz de su centro.
Galaxias y Medio Interestelar
Las galaxias son enormes acumulaciones de materia en forma de polvo cósmico, nebulosas y estrellas.
En las galaxias, el espacio entre las estrellas no está vacío, ya que contiene polvo cósmico; posee una pequeña fracción de compuestos orgánicos sintetizados mediante un conjunto de reacciones químicas.
Estrellas y Nebulosas
Las estrellas son enormes esferas gaseosas de hidrógeno y helio. Están tan calientes y alcanzan temperaturas tan elevadas que convierten el interior de las estrellas en una gigantesca bomba de fusión termonuclear. Bomba que no explota, sino que emite gran cantidad de energía radiante.
Las nebulosas son nubes gaseosas de hidrógeno y helio, en forma de polvo cósmico y cierta cantidad de compuestos orgánicos. Pueden ser oscuras o de brillantes y hermosos colores. Algunas, como la de Orión, son un criadero de estrellas. Otras, como la nebulosa del Cangrejo, son restos de estrellas gigantes que explotaron.
Final de una Estrella Gigante
Cuando estas estrellas consumen todo el hidrógeno, se hinchan y se convierten en supergigantes rojas, cuyo gran núcleo se asemeja a una enorme cebolla. Cada una de sus capas alberga un proceso diferente de reacción de fusión termonuclear, pero la última capa da lugar a la síntesis del hierro, que no libera energía, sino que la consume.
Después de la síntesis del hierro, la supergigante roja se colapsa, produciendo una tremenda explosión que libera enormes cantidades de energía.
Formación de los Demás Elementos a partir de H, He y Li
Unos 300.000 años después del Big Bang, la temperatura alcanzó los 2700 ºC, lo bastante como para permitir que la fuerza electromagnética actuase y se asociasen los núcleos y los electrones, formándose así los primeros átomos de H, He y Li.
Se tiene que cumplir que la fuerza electromagnética pueda actuar.
El Sistema Solar
Sistema de astros formado por el Sol y sus planetas. Se formó hace unos 4.600 millones de años a partir del colapso de una nube molecular que lo creó. El material residual originó un disco protoplanetario en el que ocurrieron los procesos físicos que formaron los planetas.
Formación de la Luna
Hace unos 4.600 millones de años colisionó con la Tierra un planeta del tamaño de Marte, arrojando al espacio gran cantidad de fragmentos rocosos. Estos materiales en estado fundido quedaron orbitando alrededor de nuestro planeta. Atraídos por la gravedad terrestre, y por un proceso de acreción, fueron compactándose hasta formar la Luna.
Aparición de la Vida en la Tierra
La Tierra tiene actividad volcánica y, vista desde el exterior, es de color azul por su contenido en agua. La atmósfera filtra la radiación solar nociva. Sus gases generan un efecto invernadero que, junto con su posición, ni muy cerca ni muy lejos del Sol, mantienen una temperatura suave. Estas condiciones peculiares y la presencia de agua líquida han propiciado la aparición de la vida.
Apolo 11
En 1969, un cohete americano logró viajar a la Luna, siendo Neil Armstrong el primer hombre que puso un pie en la Luna.
GPS
Consta de 24 satélites en órbita. La red de 24 satélites del sistema GPS permite localizar la posición de un objeto y así facilitar la navegación.
Evidencias Experimentales que Corroboran la Teoría del Big Bang
Las evidencias son el desplazamiento hacia el rojo, la radiación de fondo de microondas cósmicas y la abundancia de elementos ligeros (H, He, Li).