Conceptos Fundamentales

• 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.
• Cosmología: Es el estudio del universo en su conjunto, incluyendo teorías sobre su origen, evolución, estructura a gran escala y futuro.
• Vía Láctea: Es la galaxia espiral donde se encuentra el sistema solar. Es la segunda galaxia más brillante del grupo local.
• Sistema Solar: Es un sistema planetario de la Vía Láctea, ubicado en el brazo de Orión. Está formado por una estrella, el Sol, y ocho planetas que orbitan a su alrededor.

Componentes del Universo

• Nebulosa: Regiones del medio interestelar compuestas por gases (principalmente hidrógeno y helio) y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico.
• Galaxia: Sistema masivo de nubes de gas, planetas, polvo cósmico, y posiblemente materia oscura y energía oscura, unidos gravitatoriamente.
• Estrella: Esfera de plasma que mantiene su forma gracias a un equilibrio de fuerzas llamado equilibrio hidrostático y que brilla con luz propia.

Dimensiones y Composición del Universo

Dimensiones

Para medir el universo se utiliza el año luz, que es el espacio recorrido por la luz en un año. Para ir de la Tierra al extremo del universo observable se deberían recorrer 46.500 millones de años luz.

Composición

Se considera que el universo está constituido por un 73% de energía oscura, un 23% de materia oscura y un 4% de átomos que componen la materia observable.

• Energía Oscura: Similar a la energía gravitatoria pero de sentido contrario, provoca la repulsión entre partículas. Su existencia se dedujo al descubrirse que el universo se encuentra en expansión.
• Materia Oscura: No puede observarse directamente, ya que no emite ni refleja suficiente radiación electromagnética. Su composición se desconoce, pero su existencia se ha deducido al saber que la masa de las galaxias era mucho mayor que la masa de todas sus estrellas. Se piensa que solo podemos observar directamente el 10% de la materia de una galaxia, ya que el 90% restante es materia oscura.
• Átomos (Materia Observable): Los átomos que constituyen la materia observable son en un 75% hidrógeno, en casi un 25% helio y el resto, otros elementos. Estos últimos se originan en pequeñas cantidades al explotar las estrellas de gran masa y se esparcen por el espacio. Por efecto de la gravedad, una parte de estos átomos pueden unirse formando un planeta, donde los elementos más pesados ocupan el centro, los intermedios el manto y la corteza, y los más ligeros la atmósfera.

Teoría del Big Bang

El fenómeno de desplazamiento hacia el rojo indica que el universo se expande. Extrapolando hacia atrás, se concluye que todas las galaxias se encontraban bajo la forma de una singularidad: un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, de radio nulo, en condiciones tan extremas que las leyes de la física actual tienen dificultades para describir. Inmediatamente después del Big Bang, la energía de la radiación era tan intensa que se convertía espontáneamente en partículas minúsculas de materia llamadas quarks y leptones. Conforme el espacio y el tiempo se expandieron, la materia primordial se enfrió gradualmente y generó inmensas nubes de hidrógeno y helio, a partir de las cuales se formaron las galaxias. Además, hizo su aparición un tipo de materia, de naturaleza no del todo conocida, llamada materia oscura.

Evolución de una Estrella como el Sol

Cuando una nebulosa comienza a derrumbarse, se forman protoestrellas. La protoestrella inicial se hace cada vez más compacta y aumenta su densidad, lo que favorece las colisiones entre los átomos de hidrógeno. A más movimiento, más temperatura. A unos 10 · 10^6 ºC se permite la fusión termonuclear del hidrógeno para formar helio. En este momento, la estrella se ha encendido. La estrella permanece estable hasta que consume todo el hidrógeno. A partir de este momento, pasa por diferentes etapas:

• Gigante Roja: Con el tiempo, todo el hidrógeno se convierte en helio. Con la desaparición del hidrógeno, se pierde masa, lo que provoca una disminución de la componente gravitatoria y un aumento de la componente expansiva: la estrella aumenta y se transforma en gigante roja.
• Nebulosa Planetaria, Enana Blanca y Enana Negra: La liberación de enormes cantidades de energía hará que la estrella se hinche y se vuelva inestable. Sus capas externas se desprenden formando un anillo de humo estelar, conocido como nebulosa planetaria. En el interior se aloja el núcleo desnudo de la antigua gigante roja, que se transforma en enana blanca. Cuando agote todo el helio, se enfriará lenta y progresivamente hasta apagarse por completo, originando la enana negra.

Constitución del Sistema Solar

Está constituido por nuestra estrella, el Sol, que se encuentra en el centro, y sus ocho planetas (con sus satélites), los planetas enanos y los cuerpos pequeños (asteroides, meteoritos…) que giran a su alrededor.

• Planetas: Astros que orbitan alrededor del Sol y no tienen otros cuerpos dominantes en su entorno. La mayoría posee uno o varios satélites o lunas que orbitan a su alrededor. Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
• Planetas Enanos: También orbitan alrededor del Sol, pero tienen otros cuerpos en sus órbitas. Plutón, Ceres y Eris.
• Cuerpos Pequeños del Sistema Solar: Se incluyen los satélites, cometas y asteroides que se localizan preferentemente en tres lugares: cinturón principal de asteroides, cinturón de Kuiper y nube de Oort.