1. ¿Por qué se incluye en la definición del Universo el espacio y el tiempo?

Porque el Universo está formado por materia, energía, espacio y tiempo, es decir, todo lo que existe y podemos tocar, medir o detectar.

2. ¿En qué se diferencian las teorías científicas sobre el origen y la evolución del Universo de las basadas en creencias?

Las teorías científicas son objetivas, se basan en observaciones y experimentos, y están sujetas a comprobación y refutación. En cambio, las teorías pseudocientíficas o las creencias, al ser sometidas a un análisis científico riguroso, se comprueba que son falsas o que no tienen ningún respaldo científico.

3. ¿Crees que la astrología es una ciencia o una pseudociencia?

Es una pseudociencia porque postula que la disposición de las constelaciones y los planetas influye en la vida y el futuro de las personas, una afirmación sin base científica ni evidencia empírica.

4. ¿Qué significa que en el Big Bang se creó el espacio y el tiempo? ¿Cómo dedujo Hubble la expansión del Universo?

Significa que en el Big Bang, la materia, el espacio y el tiempo son indisociables y se originaron conjuntamente. En la gran explosión inicial se originó toda la materia y energía del Universo y, al expandirse, nacieron el tiempo y el espacio tal como los conocemos.

Hubble observó que las galaxias presentaban un corrimiento al rojo en su luz, que era mayor cuanto más lejos estaban. Enunció la Ley de Hubble, que establece que cuanto más lejos se encuentra una galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros. Esto permitió deducir que el Universo está en expansión.

5. ¿Qué es la radiación de fondo cósmica? ¿Qué datos se obtuvieron con los telescopios COBE y WMAP?

La radiación de fondo cósmica (CMB, por sus siglas en inglés) es una forma de radiación electromagnética, un remanente térmico del Big Bang, que llena el universo por completo. Fue descubierta en 1965.

Los datos obtenidos con el telescopio WMAP permitieron medir con gran precisión las pequeñísimas diferencias de temperatura (anisotropías) en esta radiación. El telescopio COBE fue el primero en detectar estas anisotropías, proporcionando medidas cruciales que ayudaron a consolidar el modelo del Big Bang y a ampliar nuestra comprensión del cosmos.

6. ¿Qué relación establece la ecuación de Einstein E=mc²?

La ecuación E = mc², propuesta por Albert Einstein, establece la equivalencia entre la masa (m) y la energía (E). Explica que la materia puede transformarse en energía y la energía en materia, siendo ‘c’ la velocidad de la luz en el vacío, un factor de conversión muy grande.

7. ¿Qué ocurrió en la gran inflación? ¿Qué consecuencias tuvo para el futuro del Universo?

La inflación cósmica fue un período extremadamente breve y temprano en la historia del Universo, durante el cual este experimentó una expansión exponencial increíblemente rápida (aumentó quizás 10⁵⁰ veces su tamaño o más en una fracción de segundo). Se cree que fue impulsada por la separación de la fuerza nuclear fuerte de las otras fuerzas fundamentales, liberando una enorme cantidad de energía.

Las consecuencias principales fueron:

• Resolvió problemas del modelo estándar del Big Bang, como el problema del horizonte y el problema de la planitud.
• Explicó el origen de las fluctuaciones primordiales de densidad (las anisotropías vistas en el CMB) que actuaron como semillas para la formación de las grandes estructuras cósmicas (galaxias, cúmulos de galaxias).
• Ayudó a establecer las condiciones iniciales necesarias para explicar la forma y estructura actual del Universo observable.

8. ¿Cómo se originaron los protones y los neutrones?

Tras la inflación y un posterior enfriamiento del Universo (aproximadamente un microsegundo después del Big Bang), la temperatura descendió lo suficiente para que la fuerza nuclear fuerte pudiera actuar eficazmente, uniendo a los quarks de tres en tres. De esta manera se formaron los protones (dos quarks up y un down) y los neutrones (un quark up y dos down), junto con otras partículas hadrónicas.

9. ¿Cómo permanecen unidas las galaxias que forman los cúmulos galácticos?

Las galaxias que forman los cúmulos galácticos permanecen unidas debido a la atracción gravitatoria mutua. La inmensa cantidad de masa presente en las galaxias (incluyendo estrellas, gas, polvo y, sobre todo, materia oscura) genera un campo gravitatorio intenso que las mantiene ligadas en estas grandes estructuras.

10. ¿Por qué desde la Tierra se puede ver la Vía Láctea si estamos dentro de ella?

Podemos ver la Vía Láctea porque nuestro Sistema Solar se encuentra en uno de sus brazos espirales, el brazo de Orión, a unos dos tercios del camino desde el centro galáctico hacia el borde. Al mirar hacia el plano de la galaxia, especialmente en dirección al centro, vemos una banda densa de estrellas, gas y polvo que corresponde a la concentración de materia en el disco galáctico. Es como estar dentro de una ciudad y poder ver los edificios y calles a nuestro alrededor.

11. ¿Qué son las nebulosas? ¿Todas las nebulosas tienen la misma composición?

Las nebulosas son nubes interestelares de gas (compuestas mayoritariamente por hidrógeno y helio) y polvo cósmico. Pueden contener también trazas de otros elementos químicos.

No todas las nebulosas tienen la misma composición ni origen. Algunas son regiones de formación estelar (nebulosas de emisión o reflexión), otras son los restos de estrellas moribundas (nebulosas planetarias, remanentes de supernova). Por ejemplo, los remanentes de supernova están enriquecidos con elementos pesados creados en la estrella progenitora y durante la explosión.

12. ¿Cómo determinan los cosmólogos que una galaxia tiene en su centro un agujero negro supermasivo?

Los cosmólogos y astrónomos infieren la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia observando sus efectos gravitatorios sobre la materia circundante. Miden la velocidad y la trayectoria de las estrellas o nubes de gas que orbitan muy cerca del centro galáctico. Velocidades orbitales extremadamente altas en una región muy pequeña implican la presencia de una masa enorme concentrada en un volumen diminuto, lo cual es característico de un agujero negro.

13. ¿De dónde procede la luz que emiten las estrellas? ¿Qué otros tipos de radiación emiten?

La luz (y otras formas de energía) que emiten las estrellas procede principalmente de las reacciones de fusión nuclear que ocurren en su núcleo. En estrellas como el Sol, el hidrógeno se fusiona para formar helio, liberando enormes cantidades de energía.

Las estrellas emiten energía en todo el espectro electromagnético, no solo luz visible. Emiten fotones de radiación electromagnética que van desde los rayos gamma y rayos X (muy energéticos), pasando por el ultravioleta, la luz visible y el infrarrojo, hasta las ondas de radio (menos energéticas). También emiten partículas como neutrinos y viento estelar.

14. ¿Cómo evolucionará el Sol en los próximos miles de millones de años? ¿Podrá originar un agujero negro?

En los próximos miles de millones de años, el Sol agotará el hidrógeno en su núcleo. Entonces, comenzará a fusionar hidrógeno en una capa alrededor del núcleo y helio en el propio núcleo, expandiéndose enormemente hasta convertirse en una gigante roja, que probablemente engullirá a Mercurio, Venus y quizás la Tierra. Posteriormente, expulsará sus capas exteriores formando una nebulosa planetaria, y el núcleo remanente se contraerá y enfriará convirtiéndose en una enana blanca.

No, el Sol no podrá originar un agujero negro porque no tiene la masa suficiente. Solo las estrellas muy masivas (con masas iniciales superiores a unas 20-25 veces la masa del Sol) pueden colapsar en un agujero negro al final de su vida.

15. ¿Cómo y dónde se forman los elementos químicos que constituyen los planetas?

Los elementos químicos más ligeros (hidrógeno, helio y un poco de litio) se formaron en el Big Bang (nucleosíntesis primordial). Los elementos más pesados se forman en las estrellas:

• Elementos desde el helio hasta el hierro se forman mediante fusión nuclear en el interior de las estrellas durante su vida.
• Elementos más pesados que el hierro se forman principalmente durante eventos explosivos como las supernovas (explosión de estrellas masivas) o la fusión de estrellas de neutrones, a través de procesos de captura de neutrones (proceso-r y proceso-s).

Estos elementos son luego dispersados por el medio interestelar a través de vientos estelares y explosiones de supernova, enriqueciendo las nubes de gas y polvo a partir de las cuales se forman nuevas estrellas y sistemas planetarios.

16. ¿Por qué en la actualidad hay más elementos pesados en el Universo que poco después de su formación?

Porque desde la formación del Universo (que inicialmente contenía casi exclusivamente hidrógeno y helio), han nacido, vivido y muerto miles de millones de generaciones de estrellas. A través de los procesos de fusión nuclear en sus núcleos y las explosiones de supernova, las estrellas han sintetizado continuamente elementos más pesados y los han esparcido por el cosmos. Cada nueva generación de estrellas se forma a partir de material enriquecido por las generaciones anteriores, aumentando progresivamente la abundancia de elementos pesados en el Universo.

17. ¿Qué ventajas tienen los telescopios espaciales respecto a los telescopios terrestres?

Las ventajas más evidentes de los telescopios espaciales frente a los telescopios terrestres son:

• Evitan la distorsión y el brillo causado por la atmósfera terrestre (seeing atmosférico y absorción), lo que permite obtener imágenes mucho más nítidas y observar objetos más débiles.
• Pueden observar en longitudes de onda que son absorbidas por la atmósfera, como los rayos gamma, rayos X, gran parte del ultravioleta y ciertas bandas del infrarrojo y las microondas.
• No se ven afectados por la contaminación lumínica de las ciudades ni por las condiciones meteorológicas.

18. ¿Qué condiciones se consideran necesarias para que pueda haber vida (similar a la terrestre) en un planeta fuera del Sistema Solar (exoplaneta)?

Se consideran necesarias varias condiciones, aunque aún son objeto de debate e investigación:

• El planeta debe ser probablemente rocoso (tipo terrestre).
• Debe orbitar dentro de la zona de habitabilidad de su estrella, la región donde las temperaturas permitirían la existencia de agua líquida en la superficie.
• Su tamaño y masa deben ser adecuados para retener una atmósfera y mantener calor interno (posiblemente a través de actividad geológica).
• Una excentricidad orbital baja es favorable para mantener condiciones de temperatura más estables a lo largo de su órbita.
• La presencia de un campo magnético para proteger la superficie de la radiación estelar y cósmica podría ser crucial.
• La estrella anfitriona debe ser relativamente estable y no emitir llamaradas excesivamente energéticas.