Explorant l'Univers: Astronomia, Cosmologia i Misteris Còsmics

Observació de l'Univers

La bellesa de l'Univers és només comparable al seu misteri. Diverses disciplines se n'han ocupat al llarg del temps: les matemàtiques, la filosofia, la física, la geoplanetologia i l'exobiologia. Els científics i observadors han donat forma a les teories que expliquen l'origen de l'Univers, el moviment dels planetes, l'esfericitat de la Terra, etc., segons els coneixements i els instruments que han tingut a l'abast a cada època.

De l'astrologia a l'astronomia

L'ésser humà és l'únic animal que pensa i que es fa preguntes. Els nostres primers avantpassats veien gairebé el mateix cel que nosaltres i, sens dubte, tractaven d'esbrinar el perquè dels moviments de les estrelles, dels planetes i de la Lluna. Durant molt de temps, l'astrologia -encara que basada en interpretacions falses- va ser una de les principals branques del saber. L'astròleg era, en el món antic, la persona a qui preguntar, aquell que coneixia les respostes.

Aquests avantpassats creien que el cel es movia al voltant de la Terra, la qual semblava ocupar el centre de l'Univers. La posició i els moviments dels astres s'usaven com a rellotges i calendaris astronòmics, i donaven referències de localització que encara avui utilitzen els navegants. Així van néixer els signes del zodíac: imatges construïdes sobre el cel nocturn per les estrelles i per la imaginació dels observadors (un bou, un escorpí), que apareixien sempre en el mateix lloc del cel i en la mateixa època de l'any. Aquestes observacions eren molt útils, ja que permetien decidir, per exemple, quan sembrar els camps o en quin moment baixar el ramat de les muntanyes. Encara avui dia hi ha gent que està convençuda que el seu destí és marcat pels astres. Les estrelles d'una mateixa constel·lació no tenen cap relació entre elles, es troben molt separades entre elles i, per descomptat, tan allunyades de la Terra que res no ens en pot arribar, excepte la llum. Van ser els grecs i els àrabs qui van donar nom a la majoria de les 48 constel·lacions que veiem al cel de la Mediterrània: Ossa Major, Orió. També van voler donar nom a totes les estrelles: Cassiopea, Vega. Es va veure que anomenar totes les estrelles era impossible. Avui dia, l'univers s'estudia amb grans telescopis i amb instruments instal·lats a les naus espacials. Ningú no va imaginar en l'antiguitat que moltes d'aquelles diminutes estrelles eren molt més grans que el Sol, o que estaven situades a distàncies inconcebibles. El nostre planeta només és un cos minúscul que es mou al voltant d'una modesta estrella situada a la perifèria de la galàxia de la Via Làctia. La idea de la immensitat de l'Univers ha estat, sens dubte, una de les aportacions més importants de la ciència moderna. El model estàndard intenta interpretar de manera unificada l'estructura de la matèria i les interaccions d'energia que s'esdevenen a l'Univers.

L'efecte Doppler és la clau de la cosmologia. El podem observar quan les ones, ja siguin sonores o lluminoses, es mouen. Un emissor d'ones fix emet el so o la llum de manera concèntrica. Si aquest emissor d'ones està en moviment, les ones concèntriques també es desplacen. Així, si detectem moviment d'ones concèntriques, podem deduir que el cos emissor d'ones està en moviment, encara que no el veiem ni no el sentim.

La distància mitjana entre el centre de la Terra i la Lluna és de 384.400 km.

L'evolució d'una estrella

La massa de les estrelles no sempre és igual i determina de forma decisiva la seva evolució. Una estrella de massa més petita que el nostre Sol s'anomena una nana blanca. Es tracta d'una estrella molt petita i densa que ha esgotat el combustible i no pot continuar generant energia. Té una mida similar a la Terra i s'anirà refredant i contraient lentament fins a apagar-se totalment.

Si la massa de l'estrella és similar al nostre Sol, la temperatura és prou gran com per generar noves reaccions. L'estrella s'infla fins a arribar a convertir-se en una gegant vermella que, després, es contrau i acaba els seus dies com una nana blanca. Això li passarà al nostre Sol d'aquí a uns 5.000 milions d'anys.

Les proves del Big Bang

• Relativitat general: Segons la teoria d'Einstein, l'Univers ha d'estar en expansió o en contracció.
• Foscor al cel nocturn: Si l'univers fos infinit en mida i edat no tindríem mai nit, perquè sempre ens arribaria llum.
• Presència d'elements lleugers: A l'Univers, hi ha la proporció d'hidrogen, heli i liti que va predir la teoria.

Els temps de l'Univers

La teoria de la relativitat i la mecànica quàntica són les dues teories revolucionàries del principi del s.XX que van canviar les idees sobre la constitució de la matèria i el funcionament del Cosmos. Formulades per Einstein el 1905.

La relativitat

En la teoria de la relativitat, Einstein introduïa un nou element: la quarta dimensió, és a dir, el temps. Segons la teoria de la relativitat, el temps i l'espai no són dues entitats separades sinó que formen part d'una mateixa cosa. El fet més important de la teoria de la relativitat és mostrar-nos la relació entre massa i energia amb la fórmula més reconeguda i famosa de la història: E=m·c²

La curvatura de l'espaitemps i els forats de cuc

Aquesta idea es basa en l'existència d'una curvatura en l'espaitemps que permetria recórrer grans distàncies en una mena de dreceres anomenades forats de cuc.

Un forat de cuc és un tret hipotètic de l'espaitemps que té dues boques connectades entre elles. Aquesta hipòtesi prediu que es formaria un túnel que connectaria dues regions de l'espaitemps.

La geosfera: estructura interna de la Terra

El nostre petit planeta blau, perdut enmig d'una galàxia insignificant, encara guarda molts enigmes. A partir de la informació sobre l'interior del planeta que proporciona l'estudi de la propagació de les ones sísmiques originades pels terratrèmols, s'han elaborat dos models segons els quals la Terra s'ha estructurat en capes concèntriques. El model estàtic determina els diversos materials que formen l'interior de la terra. Les capes de la terra en ordre creixent de profunditat són l'escorça (oceànica i continental), el mantell (superior i inferior) i el nucli. El model dinàmic, l'estructura interna del planeta en quatre capes principals separades per discontinuïtats ben definides: la litosfera, l'atmosfera, la mesosfera i l'endosfera.

Els acceleradors de partícules

Un accelerador de partícules és un artefacte la missió del qual és llançar a gran velocitat i en direccions oposades feixos d'àtoms o de partícules subatòmiques per tal de provocar col·lisions. Com a conseqüència apareixen noves partícules. El model estàndard intenta interpretar de manera unificada l'estructura de la matèria i les interaccions d'energia que s'esdevenen a l'Univers.