Guia de l'Univers: Del Big Bang als Planetes Habitables

L'Univers Observable

És la matèria visible que podem observar a ull nu o amb l'ajut d'un telescopi. Està format per milers de milions de galàxies que, al seu torn, contenen astres com estels, planetes, cometes, asteroides, meteoroides i nebuloses.

La composició química de l'univers observable és aproximadament 75% d'hidrogen, 20% d'heli i 5% d'altres elements.

La Matèria Fosca

La matèria fosca s'anomena així perquè és matèria que no pot ser detectada mitjançant processos associats a la llum. Aquesta matèria ni emet ni absorbeix radiació electromagnètica, ni tampoc hi interactua.

Com està organitzat l'Univers?

L'univers s'organitza en estructures jeràrquiques:

• Supercúmul de Virgo: La nostra llar còsmica a gran escala.
• Grup Local: El cúmul de galàxies que inclou la nostra.
• Via Làctia: La nostra galàxia.
• Sistema Solar: El nostre sistema planetari.
• Les constel·lacions: Són grups d'estels que, en unir-los mitjançant una línia imaginària, formen figures al cel.
• L'estel Alfa Centauri: És el sistema estel·lar més proper al Sol, es troba a uns 37 bilions de km de distància. Considerada des de l'antiguitat com un únic estel, la més brillant de la constel·lació del Centaure, és en realitat la superposició de dos estels.

Lleis Fonamentals de l'Univers

Llei de la Gravitació Universal

Aquesta llei diu que els cossos s'atreuen, tant més com més pròxims estiguin i més gran sigui la seva massa.

Teoria de la Relativitat General d'Einstein

Segons la teoria de la relativitat general, les grans masses actuen sobre l'espai del seu voltant i el deformen.

Forats Negres

Un forat negre és un cos amb un camp gravitatori immens, del qual ni tan sols la llum pot escapar. Tenen una gran densitat. Com més cossos cauen al seu interior, més gran es fa i, per tant, més capacitat té per absorbir. Per no caure-hi, els estels han d'estar a més de 7,7 milions de km (el punt de no retorn).

La Teoria del Big Bang

La teoria del Big Bang o de la gran explosió explica com es va originar l'univers fa 13.700 milions d'anys.

Com va sorgir aquesta idea?

Diversos astrònoms, a principis del segle XX, van descobrir que certes galàxies s'allunyaven de la Terra, cosa que suggeria una expansió a partir d'un punt inicial.

La cronologia del Big Bang

L'univers actual no s'assembla gens a l'univers que va sorgir just després del Big Bang. La seva cronologia és la següent:

• L'etapa d'inflació.
• La formació de la matèria.
• Els primers àtoms i la il·luminació de l'Univers.
• La formació d'estels i galàxies.
• La formació de la Via Làctia i del nostre Sistema Solar.

El Futur de l'Univers

El Big Crunch (La Gran Implosió)

Coneguda també com la gran implosió o el gran col·lapse. Arribarà un moment, depenent de la densitat de l'univers, que aquest es començarà a contraure per efecte de la gravetat, fins a arribar a l'origen, el punt de densitat infinita.

El Big Rip (El Gran Estrip)

És la teoria que actualment està guanyant més suport. A causa de l'energia fosca, les galàxies s'anirien separant les unes de les altres fins que es fessin invisibles a la resta. Finalment, això portaria al desmembrament de l'univers, començant per les galàxies, seguint amb els estels i acabant en els àtoms.

Els Estels

Un estel és un gran cos celeste compost de gasos calents que emeten radiacions electromagnètiques, especialment llum, com a resultat de les reaccions nuclears que tenen lloc al seu interior. Estan en constant moviment, però com que es troben a grans distàncies, aquest moviment només es pot apreciar a través dels segles.

El naixement d'un estel

Els estels són fàbriques de nous elements químics. L'univers és ple de núvols de pols interestel·lar, anomenades nebuloses. Aquests núvols estan formats principalment per hidrogen. La gravetat actua sobre la nebulosa, fent que la seva massa es vagi contraient sota el seu propi pes, el que es denomina col·lapse gravitacional: com més gran sigui la massa de l'estel, més ràpida en serà la contracció.

La mort d'un estel

Els tres tipus de morts possibles d'un estel segons el seu pes són:

• Massa menor que 6 masses solars: gegant vermella → nana blanca.
• Massa entre 6 i 30 masses solars: explosió d'una supernova → nebulosa i estel de neutrons.
• Massa de més de 30 masses solars: explosió d'una supernova → forat negre.

Supernoves i Nebuloses

Supernova

Una supernova és una explosió estel·lar que correspon a l'última etapa de l'evolució de determinats estels (estels binaris i estels massius). Durant aquesta etapa, la lluminositat de l'estel pot augmentar de manera espectacular.

Nebuloses

Les nebuloses (nebula en singular, nebulae en plural) són regions del medi interestel·lar constituïdes per gasos (principalment hidrogen i heli) i pols.

L'Origen del Sistema Solar

L'origen del Sol

Fa 4.570 milions d'anys, en una galàxia espiral, una nebulosa es va transformar en el nostre Sol i els seus planetes. Es pensa que un estel o més d'un va explotar a prop d'aquesta nebulosa (una supernova), i aquesta explosió propera va causar la contracció que va originar el Sistema Solar. A partir d'una temperatura d'uns 10 milions de graus, els nuclis d'hidrogen es mouen a una velocitat enorme i es poden fusionar: fabriquen heli i alliberen energia. Així neix un estel, el nostre Sol.

El Sol es compon principalment de: hidrogen, heli, oxigen, carboni, nitrogen, neó, ferro, silici, magnesi i sofre.

La formació dels planetes

1. Fa 4.570 milions d'anys, la nebulosa es transforma en un disc, anomenat disc d'acreció.
2. Els elements més lleugers surten cap a fora, ja que és la part més freda.
3. A cada zona del disc d'acreció creix un planeta: els planetesimals (cossos menors) xoquen entre si i van creant els protoplanetes que, finalment, formaran el futur planeta.
4. Amb el material sobrant es van formar 166 satèl·lits, com la Lluna, i també, molt lluny dels planetes, milers de milions de cometes.

Cossos del Sistema Solar

La Lluna

La Lluna és l'únic satèl·lit natural de la Terra. El seu diàmetre és de 3.475 km i orbita a una distància mitjana de 384.400 km. Es creu que un planeta de la mida de Mart, conegut com a Theia, va col·lidir amb la Terra quan era jove. El que va quedar d'aquest impacte va ser el que avui és la Terra i la Lluna.

El Sol

El Sol és un estel de mida mitjana situat al centre del Sistema Solar. La Terra i tots els altres planetes orbiten al seu voltant. Conté més del 99% de tota la matèria del Sistema Solar i exerceix una forta atracció gravitatòria sobre els planetes. El Sol es va formar fa 4.570 milions d'anys i té combustible per a 5.000 milions més.

Més enllà del Sistema Solar

Els exoplanetes

Són aquells planetes exteriors al Sistema Solar que giren al voltant d'un estel que no és el Sol.

Superterres

Una superterra és un planeta de fora del Sistema Solar amb una massa que es troba entre la de la Terra i la dels gegants gasosos del Sistema Solar.

Condicions per a la Vida als Planetes

• La distància del planeta a l'estel: Si un planeta és massa a prop o massa lluny de l'estel, la temperatura no permet que hi hagi aigua en estat líquid.
• Una gravetat suficient al planeta: Si és massa petit, com ara Mart, no hi ha prou gravetat i, per tant, no es pot retenir l'atmosfera. Si la perd, la manca de pressió atmosfèrica provoca que la hidrosfera es vaporitzi.
• Un nucli metàl·lic fos: Quan el nucli gira, genera un camp magnètic que protegeix el planeta de les radiacions X i gamma de l'estel.
• La presència d'un satèl·lit gran, com ara la Lluna: La inclinació de l'eix de rotació de la Terra, sense l'"amarratge" gravitacional de la Lluna, hauria variat considerablement al llarg del temps, fet que hauria provocat grans canvis en el clima.
• El temps de vida de l'estel: Els estels amb molta massa viuen menys que els que en tenen menys. Els estels de tipus solar i els més petits presenten una activitat estable durant prou temps perquè la vida pugui evolucionar.