Exploració de l'Univers: Des del Big Bang fins als Exoplanetes

Composició química dels estels i el seu descobrimentEls estels es componen principalment d'hidrogen (H) i heli (He). L'observació de l'espectre d'absorció de la llum solar revela línies negres que coincideixen amb els espectres d'absorció de l'heli i l'hidrogen.

Què és la matèria fosca?Aproximadament el 90% de la matèria de l'Univers és matèria fosca. Aquesta matèria no emet radiació, però exerceix atracció gravitatòria sobre el gas i la pols còsmics.

Com sabem que existeix la matèria fosca?S'han observat galàxies en col·lisió a causa de l'atracció gravitatòria entre elles. Aquesta atracció, causada per alguna cosa situada entre les galàxies, les atreu cap al centre. La col·lisió es detecta per l'escalfament dels gasos que envolten les galàxies, els quals emeten radiació.

Què és un forat negre? Com el detectem? On els trobem?Els forats negres són concentracions de matèria d'altíssima densitat que generen un camp gravitatori tan potent que ni tan sols la llum pot escapar-se'n. La seva existència es detecta per l'emissió de radiació de la matèria que s'accelera abans de caure-hi. Els trobem al centre de les galàxies.

On ens trobem a l'Univers?Ens trobem al Sistema Solar, que forma part de la Via Làctia. Aquesta galàxia pertany al Grup Local, un conjunt d'unes trenta galàxies. El Grup Local, al seu torn, està integrat en el Supercúmul de Virgo, i encara es desconeixen les estructures superiors.

El Big Bang: Origen de la ideaL'observació del desplaçament cap al vermell de les ones de llum de les galàxies (Efecte Doppler) indica que la longitud d'ona augmenta, és a dir, que l'Univers està en expansió. Això suggereix que, en un principi, tota la matèria estava concentrada en una zona molt petita.

Com es va confirmar la teoria del Big Bang?El 1964, Arno Penzias i Robert Wilson van descobrir la radiació còsmica de fons de microones, un eco feble del Big Bang, mentre treballaven amb una nova antena.

Edat de l'UniversL'Univers es va originar fa uns 13.700 milions d'anys.

Energia fosca i el Big RipDes de fa 9.000 milions d'anys, les galàxies s'allunyen a velocitats cada vegada més grans, impulsades per l'energia fosca, la naturalesa de la qual és desconeguda. Aquesta energia podria causar el desmembrament de les galàxies, estels i àtoms en un futur, un esdeveniment conegut com el Big Rip.

El Sistema Solar

Origen del SolEl Sol es va originar a partir de l'explosió d'una supernova, que va generar una ona de xoc que va comprimir una nebulosa propera, provocant el seu col·lapse gravitatori. Les col·lisions de partícules van escalfar la nebulosa fins a 10 milions de graus, iniciant la fusió nuclear d'hidrogen en heli i alliberant energia en forma de llum i calor.

Formació dels planetes del Sistema SolarEl col·lapse de la nebulosa va formar un disc de matèria. La matèria es va unir en petits nuclis per forces electrostàtiques, que van créixer per atracció gravitatòria, formant planetesimals que van col·lidir per crear els planetes interns.

Som pols d'estels? Origen dels elements químicsTota la matèria que ens envolta prové dels estels. Al final de la vida d'un estel massiu, després de la fusió nuclear fins al ferro, un col·lapse gravitatori provoca una fusió nuclear instantània que genera la resta d'elements de la taula periòdica.

Origen de la LlunaLa Lluna es va formar per la col·lisió d'un planeta menor amb la Terra. Això es va descobrir per l'abundància de compostos de punt de fusió alt a les roques lunars i l'escassetat de compostos de punt de fusió baix, indicant un procés a alta temperatura que va expulsar els materials volàtils.

Què és un exoplaneta? Com es van descobrir? Implicacions per a la vida extraterrestreUn exoplaneta és un planeta que orbita una estrella diferent del Sol. Es van descobrir el 1995 observant la disminució cíclica de la lluminositat d'algunes estrelles (eclipses) i el seu balanceig gravitatori. Aquest descobriment ha reprès el debat sobre la vida extraterrestre.

Condicions per a la vida als planetes

Història de l'estudi de l'Univers: Aristòtil, Ptolomeu, Copèrnic, Galilei i Newton

• Aristòtil: Teoria geocèntrica amb planetes en esferes concèntriques perfectes al voltant de la Terra.
• Ptolomeu: Teoria geocèntrica amb planetes descrivint epicicles al voltant de la Terra.
• Copèrnic: Teoria heliocèntrica: el Sol al centre de l'Univers i la Terra com un planeta més.
• Galilei: Va utilitzar el telescopi per observar evidències que corroboraven la teoria heliocèntrica, com les fases de Venus.
• Newton: Llei de la Gravitació Universal: les òrbites planetàries es mantenen per l'atracció gravitatòria.
• Einstein: Teoria de la Relativitat: un nou model per explicar la gravetat com una deformació de l'espai-temps.