Evolución del Modelo del Universo: Desde el Geocentrismo hasta la Teoría del Big Bang

Evolución del Modelo del Universo

-Geocentrismo: Aristóteles (s. IV a.C.) y Ptolomeo (s. II d.C.) desarrollaron estas ideas y construyeron un modelo completo: modelo geocéntrico:

• La Tierra permanece inmóvil en el centro del universo.
• Está rodeada por 8 esferas que transportan al Sol, 5 planetas y las estrellas.
• Los planetas se mueven en círculos perfectos.
• La última esfera (bóveda celeste) contiene a las estrellas fijas.
• El universo es finito y acaba en la bóveda celeste.

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-Heliocentrismo: Copérnico dedujo que el Sol estaba en el centro, pero no se tuvo en consideración hasta 1610, cuando Galileo observó que Júpiter tiene 4 satélites. Modelo heliocéntrico: El Sol inmóvil en el centro, la Tierra y los planetas giran alrededor del Sol en círculos perfectos. La Tierra tiene 2 movimientos: rotación y traslación. Alrededor del sistema solar está la bóveda celeste con las estrellas fijas. El universo es finito y acaba en la bóveda celeste.

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Kepler: elipses, Venus, 7 de diciembre de 1631.

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Universo infinito y estático: Newton: ley de la gravitación universal, el movimiento de caída de una manzana... y las estrellas deberían dirigirse todas hacia un mismo punto, pero no es así. El universo está formado por infinitas estrellas. Modelo de universo infinito y estático:

• La Tierra y los planetas giran alrededor del Sol, que es una estrella como cualquier otra.
• El universo está formado por infinitas estrellas, es infinito.
• La atracción gravitatoria entre las estrellas las mantiene en equilibrio de fuerzas.
• El universo ha existido desde su creación en un estado de equilibrio inmóvil.

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Stephen Hawking estudia cómo unir las dos teorías: mecánica cuántica (escala microscópica) y la teoría de la relatividad (escala cosmológica) para predecir mejor el universo y las partículas microscópicas. Big Crunch, inverso al Big Bang, Big Rip, expansión.

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Origen del Universo

• 0: singularidad de la gran explosión.
• -10^-43s: era de la teoría de la unificación, el equilibrio entre la materia y la antimateria se decanta por la materia.
• -10^-35s: era electrodébil dominada por quarks y antiquarks.
• -10^-10s: era de los hadrones y leptones. Los quarks se asocian formando protones, neutrones y otras partículas.
• -1s: los protones y neutrones se combinan formando núcleos de hidrógeno, helio, litio y deuterio.
• -3min: la materia y la radiación se acoplan formando los primeros átomos estables.
• -1000 millones de años: cúmulos de materia forman quásares, estrellas y protogalaxias. En el interior de las estrellas comienzan a sintetizarse núcleos más pesados.
• -15000 millones de años: se forman nuevas galaxias con sistemas solares alrededor de las estrellas. Los átomos se enlazan entre ellos para formar moléculas.

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¿De qué depende el futuro del universo?

De su masa total y de la fuerza gravitatoria que se ejerce entre la materia que lo forma:

1. No hay suficiente masa: se abre... universo abierto.
2. Suficiente masa: Big Crunch, superátomo. Universo cerrado, dos posibilidades: que se haga otro Big Bang (universo cíclico) o que deje de existir.

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Composición del Sistema Solar

• El Sol: estrella de nuestro sistema, tamaño, esfera de gases incandescentes, su energía, 15 millones de ºC y 6000 ºC.
• Planetas: orbitan, características de los planetas, de acuerdo con sus características y posición:
  • Interiores o terrestres: pequeños y densos.
  • Exteriores o gigantes: Júpiter, Saturno, etc.
  • Planetas enanos.
  • Satelites.
  • Cuerpos menores: ni planetas ni... asteroides (cinturón de asteroides), cometas (cinturón de Kuiper).

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Teoría sobre el Sistema Solar

• El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido.
• Son elipses de poca excentricidad, se aproximan.
• Las órbitas están aproximadamente en el mismo plano (eclíptica).
• Eje ecuatorial del Sol.
• Todos los cuerpos celestes son rocosos con cráteres de impacto.

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Formación del Sistema Solar según la Teoría Planetesimal

1. Nebulosa inicial: hace 4600 millones de años, una nebulosa comenzó a contraerse.
2. Colapso gravitatorio: la contracción formó una gran masa central y un disco giratorio en torno a ella.
3. Formación del protosol: la colisión de las partículas en la masa central generó gran cantidad de energía. Comenzó la fusión nuclear del hidrógeno, lo que marca el nacimiento de una estrella.
4. Formación de planetesimales: las partículas de polvo y gas del disco siguieron un proceso de agrupación. Primero se formaron gránulos de mm, luego cuerpos mayores.
5. Formación del protoplaneta: las colisiones de los planetesimales y su acreción formaron los protoplanetas.

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Formación de la Tierra

• Formación del protoplaneta: acreción de planetas, temperaturas elevadas, campo gravitatorio, impactos.
• Diferenciación por densidades: fundida, catástrofe del hierro, desgasificación, atmósfera de vapor de agua, océanos.
• Enfriamiento de la superficie: redujo el borbandeo y la temperatura.

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Creación de la Luna

Luna 100M.a menos... T5.5g/cm³, L3.3g/cm³. En los primeros momentos... un planeta parecido...

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¿Qué hay en las galaxias?

• Estrellas: