Explorando la Composición, Evolución y Misterios del Cosmos

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Composición del Universo

El universo es un gran vacío en el que hay millones de cuerpos, algunos de ellos pueden verse a simple vista y otros que son invisibles al ojo humano. Además, hay materia que no se puede ver: la materia oscura.

El Universo Observable

El universo es un vacío en el que flotan miles de millones de galaxias. En cada galaxia, a su vez, hay miles de millones de estrellas, planetas y nebulosas.

La Materia Oscura

Las galaxias, con sus estrellas y planetas, constituyen solo una pequeña parte, quizá un 10% de la materia total del universo. El 90% restante es materia oscura. La materia oscura es la materia invisible que acerca a las galaxias con su gravedad.

Organización del Universo

La Vía Láctea forma parte de un grupo de 30 galaxias. A su vez, el grupo local se integra en un conjunto llamado Supercúmulo de Virgo, que comprende miles de galaxias. El supercúmulo, a su vez, formará parte de una estructura mayor. El Sol es una estrella mediana que, con sus planetas, está situada en una gran galaxia llamada Vía Láctea. En la Vía Láctea hay 100.000 millones de estrellas y quizá un número parecido de planetas.

El Universo en Movimiento

En una galaxia, las estrellas giran alrededor del núcleo. Los satélites giran alrededor de los planetas y los planetas alrededor de las estrellas.

La Fuerza de la Gravedad

La ley de la gravitación dice que los cuerpos se atraen, tanto más cuanto más próximos estén y mayor sea su masa. Primero fue Newton quien descubrió la gravedad. Si se lanza un proyectil hacia arriba, la fuerza de la gravedad curva su trayectoria y cae. Si se lanza a más velocidad, cae más lejos. Si la velocidad es muy grande, la fuerza de la gravedad sigue tirando del proyectil y se amolda a la tierra, con lo cual lo hemos puesto en órbita. En el siglo XX, Einstein explicó de otra manera la atracción de los cuerpos, dijo que las grandes masas actúan sobre el espacio a su alrededor, deformándolo.

Los Agujeros Negros

La atracción gravitatoria más intensa se da en los agujeros negros, que son concentraciones de materia de altísima densidad. Su campo gravitatorio es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de él. Conocemos su existencia por la radiación emitida por su materia. Casi todas las galaxias que se han podido estudiar tienen un agujero negro. El que ocupa el centro de la Vía Láctea se llama Sagitario A.

Del Big Bang al Big Rip

El universo se formó hace unos 13.700 millones de años en una gran explosión: el Big Bang.

Cómo Surgió la Idea del Big Bang

A principios del siglo XX, los astrónomos descubrieron algo raro en el espectro de la luz. Las líneas del espectro que representaban a distintos elementos químicos no estaban en su sitio. Esto significa que las galaxias se estaban alejando unas de otras. Para comprender esto, debemos conocer el efecto Doppler.

Efecto Doppler: Cuando un objeto emite ondas mientras se mueve, estas ondas se distorsionan. Si el objeto que lo emite se acerca, la onda se comprime, y si se aleja, la onda se estira. Con la luz de las galaxias pasa algo parecido, las ondas se desvían hasta el rojo del espectro de la luz, por eso sabemos que se están alejando. Al saber que se están alejando, surgió la teoría del Big Bang. Si las galaxias se están alejando unas de otras, es porque en el pasado estuvieron más cerca y toda la materia estaba más junta en una zona pequeña.

La Confirmación del Big Bang

Se descubrió en 1964 que desde todos los puntos del universo llegaba a una antena una radiación débil. Como procedía de todos los puntos del universo, se le denominó cósmica. Y como era muy débil, debía de tratarse de algo muy lejano, por ello se le denominó radiación cósmica de fondo.

El Big Bang y la Historia del Universo

El universo no se parece al que apareció con el Big Bang.

  • a) La etapa de inflación: El universo, que estaba comprimido, se expandió. La temperatura era de 1027 ºC.
  • b) Formación de la materia: El universo estaba formado por partículas subatómicas bañadas por unas cantidades grandes de energía: los fotones. A los 3 minutos, se enfriaron y se formaron neutrones y protones.
  • c) Los primeros átomos: Unos 300.000 años después del Big Bang, se formaron los átomos de hidrógeno y helio.
  • d) El encendido del universo: Las partículas cargadas se combinan con los fotones y, al combinarse para formar átomos, la luz viajó por el espacio.
  • e) La formación de estrellas y galaxias: Unos 400 millones de años después del Big Bang, zonas del espacio que eran más densas se convirtieron en centros gravitatorios y la gravedad hizo que se reuniera materia alrededor del centro, formándose nebulosas, planetas y estrellas. Después se formarán las galaxias.
  • f) La energía oscura: A los 9.000 millones de años, las galaxias empiezan a moverse cada vez más deprisa. La energía oscura podría separar las galaxias, podría llegar a destrozarlas.

El Origen de los Elementos

Las estrellas son fábricas de nuevos elementos químicos (el Sol produce helio a partir del hidrógeno; las estrellas producen carbono, silicio, aluminio o hierro). El carbono de la piel o el calcio de los huesos se fabricaron en antiguas estrellas. Toda la materia que nos rodea está hecha con elementos procedentes de las estrellas. El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. A partir de él surgen los demás elementos. Los núcleos de hidrógeno tienen un protón. Como las cargas del mismo signo se repelen, cada átomo de hidrógeno está lejos uno del otro, pero en las estrellas la temperatura es muy alta y los átomos de hidrógeno se mueven a mucha velocidad, por eso chocan unos con otros y logran fusionarse, creando otro elemento químico.

Supernovas: Manantiales de Materia

El hierro es el último elemento que se forma en una estrella, así que el horno nuclear, después de formarse el hierro, se para. Con la gravedad, toneladas de materia se caen hacia dentro, hacia el centro de la estrella (núcleo). Al caer en el núcleo, se fusionan todos los elementos y se generan otros nuevos. Esta energía provoca una explosión (supernova) y lanza al espacio toda la masa de la estrella y los elementos.

Origen del Sistema Solar

El Origen del Sol

Hace 4.570 millones de años, una nube de gas y polvo empezó a unirse. Unos pocos millones de años después, se había convertido en una estrella y sus planetas. Se piensa que una supernova explotó cerca de la nebulosa y esta provocó la contracción de la nebulosa, formándose el Sistema Solar.

La Formación de los Planetas

De la contracción de la nebulosa no solo se formó el Sol.

  1. a) La nebulosa se comprime y se convierte en un disco.
  2. b) El disco está más caliente en el centro porque hay más partículas (zona de calor). Los elementos más ligeros salen hacia afuera (zona más fría).
  3. c) En cada zona crece un planeta atrayendo la materia que está más cerca. Los planetas exteriores se forman primero y tienen más masa.
  4. d) En las zonas internas se forman los planetas más pequeños.
  5. e) Con el material que sobró se formaron 166 satélites. Quedan también miles de millones de cometas.

Los planetas exteriores, llamados gigantes, se formaron a partir del gas. Los interiores, llamados terrestres, se formaron con material sólido: roca y metal. La Luna es un satélite singular, pues su origen es distinto al de otros satélites. Se formó por el choque de un planeta menor contra la Tierra.

Un Viaje Científico por el Sistema Solar

  • a) Venus: el infierno: Su temperatura es de 450º C, mucha presión y nubes de ácido sulfúrico. No tiene agua, pero pudo tenerla y se cree que su agua se evaporó.
  • b) La Luna: el museo de antigüedades: Como no tiene atmósfera ni actividad geológica, sus rocas nos sirvieron para formular hipótesis sobre el origen del Sistema Solar.
  • c) Marte: la frontera: Debe su forma a cauces de agua secos y a un océano perdido. Ha tenido cambios climáticos grandes y pudo tener vida. Actualmente, sus glaciares se están fundiendo. Tiene los mayores volcanes del Sistema Solar.
  • d) El sistema de Júpiter: Es el planeta gigante. Io y Europa son dos satélites de Júpiter. Io es el único cuerpo del Sistema Solar que no tiene cráteres de impacto porque sus volcanes los cubren de lava.
  • e) Alrededor de Saturno: Titán y Japeto: Titán es el mayor satélite del Sistema Solar. Es el único con atmósfera densa. Japeto tiene una superficie de hielo que ocupa la mitad. No se sabe si el material surge de él o cae del exterior.

Exoplanetas: La Gran Sorpresa

Descubrimiento de los Exoplanetas

En 1995, dos astrónomos de Ginebra descubrieron un planeta que no giraba alrededor del Sol, sino de otra estrella. Ya se han descubierto 303. Son planetas gigantes y se acercan a su estrella, pero no se pudieron formar ahí porque la radiación de la estrella los habría destruido, así que se cree que están a punto de caer sobre ella.

Condiciones para la Vida en los Planetas

  • ¿La distancia del planeta a la estrella? Si está muy cerca o muy lejos, la temperatura no es la adecuada.
  • Una gravedad suficiente en el planeta.
  • Un núcleo metálico fundido.
  • La presencia de un satélite grande.
  • El tiempo de vida de la estrella.
  • Que haya planetas gigantes cercanos.
  • La situación dentro de la Vía Láctea.

Observar el Cielo

La Esfera Celeste

La Luna, las estrellas o los planetas se mueven de este a oeste. Se debe a la rotación terrestre. Cada día da una vuelta completa, aunque los astros que vemos no son siempre los mismos. Hay 2 factores que nos dicen qué astros podemos ver cada noche:

  • La latitud.
  • La época del año (unas constelaciones son de invierno, como Orión, otras de verano, como Lira).

Los Mapas Celestes

Son útiles para observar el cielo.

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