El Universo: Expansión, Evolución y Estructura

La Expansión del Universo

El universo se expande constantemente. Existen métodos para calcular este hecho, como la Ley de Hubble:

Ley de Hubble: Establece que la velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia.

V = Ho · D

• V es la velocidad de alejamiento de una galaxia (Km/s)
• D es la distancia entre la galaxia y la Tierra (Mpc, en megaparsec)
• Ho es la constante de proporcionalidad de Hubble (70 Km/s/Mpc)

El Big Bang

Si el movimiento de alejamiento de las galaxias se invirtiese durante un tiempo igual a la edad del universo, se llegaría a la conclusión de que todas las galaxias se encontraban en un mismo punto en un mismo instante. Este punto marcaría el origen del Universo, conocido como el Big Bang. En este instante, las cuatro fuerzas fundamentales que actúan sobre la materia estarían unidas:

• Gravedad
• Fuerza Electromagnética
• Fuerza Nuclear Fuerte
• Fuerza Nuclear Débil

También se encontrarían en un estado de singularidad:

• Energía
• Espacio
• Tiempo
• Vacío

Recreación del Universo Primitivo

Como consecuencia del enfriamiento progresivo del Universo debido a la continua expansión, se produce:

• Aparición de las partículas elementales (quarks, leptones, fotones, etc.).
• Aparición de las cuatro fuerzas que rigen su comportamiento:
  1. Superfuerza
  2. Fuerza Nuclear Fuerte
  3. Fuerza Nuclear Débil
  4. Fuerza Electromagnética
  5. Fuerza Gravitatoria

Materia Oscura

Se supone que todo lo que es visible del Universo representa únicamente el 4%. Sin embargo, las regiones no visibles contienen un tipo de materia especial, la materia oscura. Su presencia es detectable por medio de sus efectos gravitacionales sobre las galaxias cercanas.

El Futuro del Universo

Posibles destinos del universo:

• Big Chill (Gran enfriamiento)
• Big Crunch (Gran contracción)
• Big Rip (Gran desgarramiento)

Estructura del Universo

Galaxias

Enormes acumulaciones de materia en forma de polvo cósmico, nebulosas y estrellas, algunas de las cuales poseen sistemas planetarios. Nuestra galaxia es la Vía Láctea.

Cúmulos

Agrupaciones de galaxias. La Vía Láctea se encuentra en el cúmulo llamado Grupo Local, que está a su vez formado por otras galaxias como Andrómeda, Nube de Magallanes Grande, Nube de Magallanes Pequeña, Dragón, el Sistema de la Osa Menor y otras.

Supercúmulos

Agrupaciones de cúmulos galácticos formados a su vez de galaxias y nebulosas (nubes de gas y polvo), intercalados por filamentos de materia oscura. Nos encontramos en el Supercúmulo de Virgo.

La Vía Láctea y las Estrellas

La Vía Láctea es una galaxia espiral que contiene nebulosas, polvo cósmico y entre 10.000 y 30.000 millones de estrellas, en uno de cuyos brazos se encuentra el Sistema Solar, formado por el Sol, la Tierra y los demás planetas y sus satélites. Está formada por:

• Bulbo o Núcleo
• Disco
• Halo

Las Estrellas

1. Nebulosas

Son nubes gaseosas de hidrógeno, helio y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico y cierta cantidad de compuestos orgánicos.

2. Estrellas

Son enormes esferas gaseosas de hidrógeno y helio. Esos gases están tan calientes que su interior actúan como una bomba termonuclear emitiendo gran cantidad de energía radiante. La era de la inflación dividió la primitiva nebulosa en otras nebulosas menores, dentro de las cuales se encuentran las galaxias, donde se formaron y se siguen formando las estrellas. Las elevadas temperaturas de las estrellas hace que se lleven a cabo reacciones de fusión termonuclear y que se formen, a partir del hidrógeno y del helio, los demás elementos químicos.

Estrellas Gigantes o Azules

Son estrellas con una masa mucho mayor que la del Sol, por lo que emiten una mayor cantidad de energía y una luz intensa y azulada. Su evolución es la siguiente:

1. Protoestrellas

Se forman de manera parecida a las estrellas similares al Sol, a partir de una nebulosa que se fragmenta. En este caso la protoestrella es más grande y luminosa.

2. Supergigante Roja

Cuando la protoestrella consume todo el hidrógeno se hincha y se convierte en una supergigante roja con numerosas capas concéntricas resultantes de los distintos procesos de fusión termonuclear.

3. Supernova

La supergigante roja se colapsa. El núcleo sufre una implosión y más tarde la estrella sufre una tremenda explosión liberando enormes cantidades de energía. A esta fase se le llama supernova. En este momento es cuando se sintetizan los elementos químicos más pesados como el hierro.

Formación del Sistema Solar

1. Explosión de una supernova situada en uno de los extremos de la Vía Láctea.
2. Compactación de la primitiva nebulosa de gas, enriquecida con el polvo cósmico de la nebulosa.
3. Contracción hasta formar una enorme bola de gas. Comienzo de las reacciones nucleares. Aparición del Sol.
4. Aparición de discos formados por partículas de polvo cósmico. Aparición de planetesimales.
5. Acreción de planetesimales. Planetas cada vez mayores. Satélites.