Según la teoría del big bang, el Universo tuvo su origen en una gran explosión y está en constante movimiento y expansión. Se contrapone a otras más antiguas originadas en el siglo XVII que lo creían estático, infinito
e inalterable
Las teorías que intentan explicar el origen del cosmos son variadas y difieren entre sí. Una de ellas, enunciada en 1948 por un equipo de astrónomos de Cambridge (Inglaterra), sostenía que el universo existía en estado estacionario, que no variaría y se conservaría así eternamente. Esta forma de explicar el origen del universo fue superada por la teoría del big bang, apoyada por Albert Einstein.
Según ésta, el universo se encuentra en permanente movimiento y expansión, a partir de una primigenia explosión de un punto infinitesimal, producida hace unos quince mil millones de años
Por su parte, el científico Alan Guth, observó la uniformidad del cosmos después de ese origen tan caótico. Con su teoría, intentó explicar una expansión más calma luego del violento big bang; mientras otros estudiosos creyeron que en el espacio seguían formándose nuevos universos.
Galaxias y estrellas
Edwin Hubble
Las galaxias son sistemas que agrupan a millones de estrellas, gas y polvo interestelar. Según la clasificación de Hubble, éstas pueden ser elípticas, espiraladas o irregulares.
Las primeras tienen forma esférica o achatada, mientras que las segundas, tienen dos brazos que se extienden en forma espiralada, y se llaman espirales barradas cuando esos brazos parecen provenir del extremo de una barra; aquellas galaxias que no tienen forma elíptica ni espiralada, llevan el nombre de irregulares.
Entre estas galaxias se destaca la Vía Láctea, ya que es en la que se encuentra el sistema solar. Esta galaxia contiene cerca de diez mil millones de estrellas, es de forma espiralada, con el Sol ubicado en uno de sus brazos a unos treinta mil años luz del centro (cada año luz es equivalente a 9,45 billones de kilómetros). Próxima Centauri es la estrella que más cerca se encuentra del sol, a unos 4,2 años luz.
El Grupo Local es un conjunto de treinta galaxias entre las que se destacan la Vía Láctea y Andrómeda por ser las de mayor tamaño.
Las estrellas de la Vía Láctea forman en el cielo diversas figuras llamadas constelaciones.
Las estrellas que forman las galaxias son de distintos tipos y se agrupan en sistemas binarios o múltiples:
Binarios: compuestos por dos estrellas que giran alrededor de un sistema de gravedad común.
Múltiples: poseen más de dos componentes individuales.
Por lo general las estrellas poseen un brillo parejo, aunque a veces la luminosidad (magnitud) puede aumentar o disminuir según la producción de energía de la estrella. Pueden presentar diferentes colores según su
temperatura: son azules las más calientes y rojas las más frías, contrariamente a los valores cromáticos conocidos.
Las estrellas también mueren luego de un proceso que depende de la masa de su cuerpo; ésta se expande, agota su energía, muta en una esfera gigante roja y finalmente se contrae (enana blanca). Algunas veces con la expansión alcanza una mayor masa y luego explota hasta desintegrarse en el espacio (supernova); se considera que sus partículas son generadoras de una nube de gas en crecimiento.
El universo también posee agujeros negros: zonas del espacio con intensa fuerza de gravedad; sólo se los detecta por sus efectos gravitatorios sobre otros astros.
Las nebulosas
Las nebulosas son inmensas masas gaseosas compuestas por partículas de polvo interestelar (carbono, silicio, silicato de hierro, magnesio y aluminio). Si poseen gran cantidad de polvo son oscuras lo que impide la llegada de la luz estelar; por ejemplo la Cabeza de Caballo, en la constelación de Orión y la del Saco de Carbón de la Cruz del Sur, son nebulosas de este tipo.
A su vez las nebulosas brillantes pueden ser de dos tipos: de reflexión (poseen gran cantidad de gas y polvo) y de gas incandescente (también dependen de la energía estelar, su brillo se llama fluorescencia).
El big bang
El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.
Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.
En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.
Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.
Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.
Uno de los problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).
Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado.
La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.
Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar al Big Bang. La teoría inflacionaria, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinidad de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario.
Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad sino también los fenómenos del plasma, tienen la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.
Teoría sobre el origen y la formación del Universo (Big Bang)
El hecho de que el Universo esté en expansión se deriva de las observaciones del corrimiento al rojo realizadas en la década de 1920 y que se cuantifican por la ley de Hubble. Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de Fridmann-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 se refiere a que los astrónomos han observado que hay una relación directa entre la distancia a un objeto remoto (como una galaxia) y la velocidad con que está alejándose. En cambio, si esta expansión ha sido continua en toda la edad 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 cayó a ritmo constante hasta el punto en que los átomos se pudieron formar. En aquella época, la energía de fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La energía sobrante continuó enfriándose al expandirse el Universo y hoy forma el fondo cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big Bang.
El examen de las pequeñas variaciones en el fondo de radiación de microondas proporciona información sobre la naturaleza del Universo, incluyendo la edad y composición. La edad del universo desde el Big Bang, de acuerdo a la información actual proporcionada por el WMAP de la NASA, se estima en unos 13.700 millones de años, con un margen de error de un 1% (137 millones de años). Otros métodos de estimación ofrecen diferentes rangos de edad, desde 11.000 millones a 20.000 millones. En el libro de 1977 Los Primeros Tres Minutos del Universo, el premio Nobel Steven Weinberg muestra la física que ocurrió justo momentos después del Big Bang. Los descubrimientos adicionales y los refinamientos de las teorías hicieron que lo actualizara y reeditara en 1993.
Antes y después del big bang
Técnicamente, la teoría del big bang postula que el universo es un conjunto de partículas subatómicas (electrones, positrones, neutrones, protones y fotones de radiación), cuya temperatura asciende a cien mil millones de grados centígrados.
Al explotar un punto cósmico infinitesimal, la temperatura descendió a diez mil millones de grados centígrados y la masa comenzó a expandirse, continuó enfriándose, y los positrones de carga opuesta empezaron a liberar energía. Se formaron protones y neutrones (partículas más pesadas) y núcleos de helio, que más tarde combinados con hidrógeno, fueron los que originaron los planetas, las estrellas y las galaxias. Las pequeñas diferencias de temperatura de estas radiaciones explicarían los efectos gravitatorios de la bola de fuego en expansión, generadores de cúmulos de galaxias en algunas zonas y espacio vacío en otras. El universo está formado, en su mayor parte, por espacio vacío, denominado también materia oscura.
Las estrellas
Son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que emiten luz.
Se encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay reacciones nucleares.
Vemos las estrellas, excepto el Sol, como puntos luminosos muy pequeños, y sólo de noche, porque están a enormes distancias de nosotros.
Las estrellas dobles son muy frecuentes.
La gravedad hace girar las estrellas una alrededor de la otra. Las cefeidas son parejas orientadas de manera que, periódicamente, se eclipsan una a otra. La primera que se descubrió fue Algol.
También hay estrellas múltiples, sistemas en que tres o cuatro estrellas giran en trayectorias complejas. Lira parece una estrella doble, pero a través de un telescopio se ve como cada uno de los dos componentes es un sistema binario.
La estrella más cercana al Sol es Alfa Centauro
Se trata de un sistema de tres estrellas situado a 4,3 años luz de La Tierra, que sólo es visible desde el hemisferio sur. La más cercana (Alpha Centauro A) tiene un brillo real igual al de nuestro Sol.
Las estrellas evolucionan durante millones de años.
Las estrellas nacen cuando se acumula una gran cantidad de materia en un lugar del espacio. Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia, convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las grandes
Las Galaxias
Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo.
En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.
Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En general hay, además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire alrededor del centro.
La galaxia grande más cercana es Andrómeda.
Se puede observar a simple vista y parece una mancha luminosa de aspecto brumoso. Los astrónomos árabes ya la habían observado. Actualmente se la conoce con la denominación M31. Está a unos 2.200.000 años luz de nosotros. Es el doble de grande que la Via Láctea.
Las galaxias tienen un origen y una evolución.
Las primeras galaxias se empezaron a formar 1.000 millones de años después del Big-Bang. Las estrellas que las forman tienen un nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es una estrella formada por elementos de estrellas anteriores muertas.
Muchos nucleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.
Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero, en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla.
La via làctea
La Vía Láctea es nuestra galaxia. Los romanos la llamaron "Camino de Leche".
Es grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol.
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos 20.000 del extremo.
En total hace unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz.
La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
La Vía Láctea forma parte del Grupo Local,
juntamente con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triángulo (M33), las Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110 (satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas más pequeñas y otros sistemas menores. En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de diámetro. Todo el gupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos 50 millones de años luz
Cuásares y Púlsares
Son astros muy diferentes, pero ambos emiten mucha radiación.
Los Cuásares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con radiaciones similares a las de las estrellas.
Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares. Se detectan mediante radiotelescopios.
La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi estelares).
Se identificaron en la década de 1950. Más tarde se vió que mostraban un desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era el efecto Dopler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan. La palabra Púlsar significa pulsating radio source, fuente de radio pulsante. Se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar cambios de ritmo, y sólo en algunos casos.
El primer Cuásar estudiado, 3C 273 está a 1.500 millones de años luz de la Tierra.
A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares. Algunos se alejan de nosotros a velocidades del 90% de la de la luz.
Se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra. Ésta es, aproximadamente, la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que llega en algunos casos es muy grande, equivalente a miles de galaxias.
Como ejemplo, el s50014+81 es unas 60.000 veces más brillante que toda la Vía Láctea.
Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la nebulosa de Cangrejo.
Su densidad es tan grande que, en ellos, la materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de 100.000 toneladas. Emiten una gran cantidad de energía.
El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí recibimos como ondas de radio.
Agujeros Negros
Son cuerpos con un campo gravitatorio extraordinariamente grande.
No puede escapar ninguna radiación electromagnética ni luminosa, por eso son negros.
Están rodeados de una "frontera" esférica que permite que la luz entre pero no salga.
Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias.
Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en agujero negro.
Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan deprisa que emite rayos X. Así, aunque no se puede ver, se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana
Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación, parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas.
Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que, finalmente, desaparecería. Su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta.
Como en el Big Bang, en los agujeros negros se da una singularidad, es decir, las leyes físicas y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia, ningún observador externo puede ver qué pasa dentro.
Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad de los agujeros negros han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situarán siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en su futuro (como los colapsos gravitatorios). Esta hipótesis se conoce con el nombre de "censura cósmica".
Bueno espero que les haya gustado , Saludos
e inalterable
Las teorías que intentan explicar el origen del cosmos son variadas y difieren entre sí. Una de ellas, enunciada en 1948 por un equipo de astrónomos de Cambridge (Inglaterra), sostenía que el universo existía en estado estacionario, que no variaría y se conservaría así eternamente. Esta forma de explicar el origen del universo fue superada por la teoría del big bang, apoyada por Albert Einstein.
Según ésta, el universo se encuentra en permanente movimiento y expansión, a partir de una primigenia explosión de un punto infinitesimal, producida hace unos quince mil millones de años
Por su parte, el científico Alan Guth, observó la uniformidad del cosmos después de ese origen tan caótico. Con su teoría, intentó explicar una expansión más calma luego del violento big bang; mientras otros estudiosos creyeron que en el espacio seguían formándose nuevos universos.
Galaxias y estrellas
Edwin Hubble
Las galaxias son sistemas que agrupan a millones de estrellas, gas y polvo interestelar. Según la clasificación de Hubble, éstas pueden ser elípticas, espiraladas o irregulares.
Las primeras tienen forma esférica o achatada, mientras que las segundas, tienen dos brazos que se extienden en forma espiralada, y se llaman espirales barradas cuando esos brazos parecen provenir del extremo de una barra; aquellas galaxias que no tienen forma elíptica ni espiralada, llevan el nombre de irregulares.
Entre estas galaxias se destaca la Vía Láctea, ya que es en la que se encuentra el sistema solar. Esta galaxia contiene cerca de diez mil millones de estrellas, es de forma espiralada, con el Sol ubicado en uno de sus brazos a unos treinta mil años luz del centro (cada año luz es equivalente a 9,45 billones de kilómetros). Próxima Centauri es la estrella que más cerca se encuentra del sol, a unos 4,2 años luz.
El Grupo Local es un conjunto de treinta galaxias entre las que se destacan la Vía Láctea y Andrómeda por ser las de mayor tamaño.
Las estrellas de la Vía Láctea forman en el cielo diversas figuras llamadas constelaciones.
Las estrellas que forman las galaxias son de distintos tipos y se agrupan en sistemas binarios o múltiples:
Binarios: compuestos por dos estrellas que giran alrededor de un sistema de gravedad común.
Múltiples: poseen más de dos componentes individuales.
Por lo general las estrellas poseen un brillo parejo, aunque a veces la luminosidad (magnitud) puede aumentar o disminuir según la producción de energía de la estrella. Pueden presentar diferentes colores según su
temperatura: son azules las más calientes y rojas las más frías, contrariamente a los valores cromáticos conocidos.
Las estrellas también mueren luego de un proceso que depende de la masa de su cuerpo; ésta se expande, agota su energía, muta en una esfera gigante roja y finalmente se contrae (enana blanca). Algunas veces con la expansión alcanza una mayor masa y luego explota hasta desintegrarse en el espacio (supernova); se considera que sus partículas son generadoras de una nube de gas en crecimiento.
El universo también posee agujeros negros: zonas del espacio con intensa fuerza de gravedad; sólo se los detecta por sus efectos gravitatorios sobre otros astros.
Las nebulosas
Las nebulosas son inmensas masas gaseosas compuestas por partículas de polvo interestelar (carbono, silicio, silicato de hierro, magnesio y aluminio). Si poseen gran cantidad de polvo son oscuras lo que impide la llegada de la luz estelar; por ejemplo la Cabeza de Caballo, en la constelación de Orión y la del Saco de Carbón de la Cruz del Sur, son nebulosas de este tipo.
A su vez las nebulosas brillantes pueden ser de dos tipos: de reflexión (poseen gran cantidad de gas y polvo) y de gas incandescente (también dependen de la energía estelar, su brillo se llama fluorescencia).
El big bang
El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.
Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.
En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.
Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.
Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.
Uno de los problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).
Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado.
La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.
Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar al Big Bang. La teoría inflacionaria, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinidad de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario.
Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad sino también los fenómenos del plasma, tienen la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.
Teoría sobre el origen y la formación del Universo (Big Bang)
El hecho de que el Universo esté en expansión se deriva de las observaciones del corrimiento al rojo realizadas en la década de 1920 y que se cuantifican por la ley de Hubble. Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de Fridmann-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 se refiere a que los astrónomos han observado que hay una relación directa entre la distancia a un objeto remoto (como una galaxia) y la velocidad con que está alejándose. En cambio, si esta expansión ha sido continua en toda la edad 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 cayó a ritmo constante hasta el punto en que los átomos se pudieron formar. En aquella época, la energía de fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La energía sobrante continuó enfriándose al expandirse el Universo y hoy forma el fondo cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big Bang.
El examen de las pequeñas variaciones en el fondo de radiación de microondas proporciona información sobre la naturaleza del Universo, incluyendo la edad y composición. La edad del universo desde el Big Bang, de acuerdo a la información actual proporcionada por el WMAP de la NASA, se estima en unos 13.700 millones de años, con un margen de error de un 1% (137 millones de años). Otros métodos de estimación ofrecen diferentes rangos de edad, desde 11.000 millones a 20.000 millones. En el libro de 1977 Los Primeros Tres Minutos del Universo, el premio Nobel Steven Weinberg muestra la física que ocurrió justo momentos después del Big Bang. Los descubrimientos adicionales y los refinamientos de las teorías hicieron que lo actualizara y reeditara en 1993.
Antes y después del big bang
Técnicamente, la teoría del big bang postula que el universo es un conjunto de partículas subatómicas (electrones, positrones, neutrones, protones y fotones de radiación), cuya temperatura asciende a cien mil millones de grados centígrados.
Al explotar un punto cósmico infinitesimal, la temperatura descendió a diez mil millones de grados centígrados y la masa comenzó a expandirse, continuó enfriándose, y los positrones de carga opuesta empezaron a liberar energía. Se formaron protones y neutrones (partículas más pesadas) y núcleos de helio, que más tarde combinados con hidrógeno, fueron los que originaron los planetas, las estrellas y las galaxias. Las pequeñas diferencias de temperatura de estas radiaciones explicarían los efectos gravitatorios de la bola de fuego en expansión, generadores de cúmulos de galaxias en algunas zonas y espacio vacío en otras. El universo está formado, en su mayor parte, por espacio vacío, denominado también materia oscura.
Las estrellas
Son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que emiten luz.
Se encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay reacciones nucleares.
Vemos las estrellas, excepto el Sol, como puntos luminosos muy pequeños, y sólo de noche, porque están a enormes distancias de nosotros.
Las estrellas dobles son muy frecuentes.
La gravedad hace girar las estrellas una alrededor de la otra. Las cefeidas son parejas orientadas de manera que, periódicamente, se eclipsan una a otra. La primera que se descubrió fue Algol.
También hay estrellas múltiples, sistemas en que tres o cuatro estrellas giran en trayectorias complejas. Lira parece una estrella doble, pero a través de un telescopio se ve como cada uno de los dos componentes es un sistema binario.
La estrella más cercana al Sol es Alfa Centauro
Se trata de un sistema de tres estrellas situado a 4,3 años luz de La Tierra, que sólo es visible desde el hemisferio sur. La más cercana (Alpha Centauro A) tiene un brillo real igual al de nuestro Sol.
Las estrellas evolucionan durante millones de años.
Las estrellas nacen cuando se acumula una gran cantidad de materia en un lugar del espacio. Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia, convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las grandes
Las Galaxias
Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo.
En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.
Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En general hay, además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire alrededor del centro.
La galaxia grande más cercana es Andrómeda.
Se puede observar a simple vista y parece una mancha luminosa de aspecto brumoso. Los astrónomos árabes ya la habían observado. Actualmente se la conoce con la denominación M31. Está a unos 2.200.000 años luz de nosotros. Es el doble de grande que la Via Láctea.
Las galaxias tienen un origen y una evolución.
Las primeras galaxias se empezaron a formar 1.000 millones de años después del Big-Bang. Las estrellas que las forman tienen un nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es una estrella formada por elementos de estrellas anteriores muertas.
Muchos nucleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.
Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero, en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla.
La via làctea
La Vía Láctea es nuestra galaxia. Los romanos la llamaron "Camino de Leche".
Es grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol.
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos 20.000 del extremo.
En total hace unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz.
La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
La Vía Láctea forma parte del Grupo Local,
juntamente con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triángulo (M33), las Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110 (satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas más pequeñas y otros sistemas menores. En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de diámetro. Todo el gupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos 50 millones de años luz
Cuásares y Púlsares
Son astros muy diferentes, pero ambos emiten mucha radiación.
Los Cuásares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con radiaciones similares a las de las estrellas.
Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares. Se detectan mediante radiotelescopios.
La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi estelares).
Se identificaron en la década de 1950. Más tarde se vió que mostraban un desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era el efecto Dopler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan. La palabra Púlsar significa pulsating radio source, fuente de radio pulsante. Se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar cambios de ritmo, y sólo en algunos casos.
El primer Cuásar estudiado, 3C 273 está a 1.500 millones de años luz de la Tierra.
A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares. Algunos se alejan de nosotros a velocidades del 90% de la de la luz.
Se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra. Ésta es, aproximadamente, la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que llega en algunos casos es muy grande, equivalente a miles de galaxias.
Como ejemplo, el s50014+81 es unas 60.000 veces más brillante que toda la Vía Láctea.
Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la nebulosa de Cangrejo.
Su densidad es tan grande que, en ellos, la materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de 100.000 toneladas. Emiten una gran cantidad de energía.
El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí recibimos como ondas de radio.
Agujeros Negros
Son cuerpos con un campo gravitatorio extraordinariamente grande.
No puede escapar ninguna radiación electromagnética ni luminosa, por eso son negros.
Están rodeados de una "frontera" esférica que permite que la luz entre pero no salga.
Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias.
Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en agujero negro.
Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan deprisa que emite rayos X. Así, aunque no se puede ver, se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana
Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación, parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas.
Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que, finalmente, desaparecería. Su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta.
Como en el Big Bang, en los agujeros negros se da una singularidad, es decir, las leyes físicas y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia, ningún observador externo puede ver qué pasa dentro.
Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad de los agujeros negros han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situarán siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en su futuro (como los colapsos gravitatorios). Esta hipótesis se conoce con el nombre de "censura cósmica".
Bueno espero que les haya gustado , Saludos
