Modelos del Universo, Big Bang, Galaxias y Estrellas: conceptos y evidencias cosmológicas

Modelos del universo y objetos astronómicos: preguntas y respuestas

1. Diferencias y semejanzas entre el modelo geocéntrico y el modelo heliocéntrico

Diferencia: El modelo geocéntrico sostiene que la Tierra permanece inmóvil en el centro del universo; el modelo heliocéntrico sostiene que el Sol se encuentra prácticamente inmóvil en el centro del sistema solar (o, en la concepción clásica, del universo conocido).

Semejanza: En las concepciones clásicas de ambos modelos se asumía la existencia de una esfera de estrellas fijas que delimitaba el cosmos; es decir, históricamente ambos consideraban un firmamento con estrellas aparentemente fijas en una esfera finita.

2. ¿Cómo es el modelo del universo de Isaac Newton?

El modelo newtoniano del universo era estático e infinito en extensión: Newton imaginó un universo estático y sin límites temporales ni espaciales finitos (aunque esta visión se revisó con posteriores descubrimientos).

3. ¿Qué descubrió Edwin Hubble?

Edwin Hubble descubrió que el universo está en expansión, al observar que las galaxias se alejan unas de otras y que su luz presenta corrimiento al rojo proporcional a la distancia.

4. Explica en qué consiste la teoría del Big Bang

La teoría del Big Bang postula que el universo se originó hace unos 13.800 millones de años a partir de un estado extremadamente denso y caliente, en un proceso de expansión inicial. En los primeros instantes el universo era muy compacto, con temperaturas muy altas.

5. ¿Cuáles pueden ser los dos finales del universo? Explícalo

• Big Crunch: plantea que, tras una fase de expansión, la atracción gravitatoria podría detenerla e invertirla, provocando un colapso global del universo hacia un estado concentrado.
• Big Rip: plantea que la expansión acelerada del universo continuaría hasta que las estructuras (galaxias, sistemas estelares, incluso átomos) se desintegren progresivamente por las fuerzas expansivas; el universo se expandiría indefinidamente hasta desgarrar las estructuras ligadas gravitacionalmente.

6. ¿Qué es una galaxia? ¿Cuántos tipos hay?

Una galaxia es un enorme conjunto de estrellas, gas y polvo que se mantienen ligados gravitacionalmente. Se distinguen por su tamaño y forma. Entre los tipos más conocidos se encuentran:

• Galaxias espirales: contienen un bulbo central y un número variable de brazos; la Vía Láctea es un ejemplo de este tipo.
• Galaxias elípticas: tienen forma más regular, carecen de brazos prominentes y están formadas principalmente por estrellas antiguas.
• Galaxias irregulares: no presentan una forma definida y suelen ser ricas en gas y formación estelar (añadido como tipo complementario).

7. ¿Qué es una nebulosa?

Una nebulosa es una gigantesca nube de gas y polvo interstelar. Las nebulosas están implicadas en procesos de formación estelar y en la evolución de estrellas.

8. ¿Qué galaxias forman el Grupo Local?

El Grupo Local incluye, entre otras, a la Vía Láctea, Andrómeda (M31) y la galaxia M33 (galaxia del Triángulo).

9. ¿Qué nebulosas tienen que ver con la formación de estrellas?

Las nebulosas implicadas en la formación estelar son, principalmente, las nebulosas de emisión y las nebulosas de reflexión, donde el gas y el polvo colapsan y forman nuevas estrellas.

10. ¿Qué es un agujero negro? ¿Cómo se detectan?

• Definición: Un agujero negro es un objeto con una atracción gravitatoria tan intensa que ninguna radiación o materia puede escapar desde su interior más allá del horizonte de sucesos.
• Detección: Se detectan por los efectos que provocan en su entorno: emisión de rayos X (por el material que se calienta al caer en el agujero negro), movimientos orbitales anómalos de estrellas cercanas, señales de ondas gravitacionales y otros fenómenos observables.

11. Ordena de mayor a menor la siguiente estructura del universo

De mayor a menor: galaxia > nebulosa > estrella > planeta.

12. ¿Cuáles son las dos pruebas de la expansión del universo?

1. Radiación cósmica de fondo: radiación residual del universo primitivo con una temperatura de aproximadamente 2,7 K.
2. Corrimiento al rojo: la luz de galaxias distantes se desplaza hacia longitudes de onda mayores (zonas de menor frecuencia), indicando que se alejan de nosotros.

13. ¿Qué es una estrella? ¿Qué tipos hay?

Una estrella es una inmensa esfera de gas caliente, principalmente hidrógeno, en cuya interioridad se producen reacciones nucleares de fusión que transforman hidrógeno en helio y liberan gran cantidad de energía.

Tipos (clasificación simplificada por color y estado evolutivo):

• Estrellas azules, blancas, amarillas, naranjas y rojas (según su temperatura superficial).
• Enanas blancas (restos densos de estrellas de masa baja/intermedia).
• Gigantes y supergigantes (estrellas muy luminosas y de gran tamaño).
• Aclaración: un agujero negro no es una estrella, sino un posible remanente extremo tras la evolución de estrellas muy masivas.

14. ¿Qué porcentaje de hidrógeno y helio tiene el universo?

Por masa, el universo primordial está compuesto aproximadamente por 75 % de hidrógeno y 25 % de helio (fracciones aproximadas después de la nucleosíntesis primordial).

15. ¿Cuál es la causa de que en las estrellas se desprenda gran cantidad de energía?

La energía procede principalmente de las reacciones nucleares de fusión en el interior estelar, que convierten hidrógeno en helio y liberan energía según la relación masa-energía.

16. Indica las fases de una estrella por su calor y temperatura (de mayor a menor)

Clasificación por temperatura superficial aproximada (de mayor a menor):

• Azules: ≈ 30 000 K
• Blancas: ≈ 9 000 K
• Amarillas: ≈ 5 500 K
• Naranjas: ≈ 4 000 K
• Rojas: ≈ 1 500–3 000 K

17. Definiciones

• Satélite: astro que orbita alrededor de un planeta. Ejemplo: la Luna, que completa una órbita alrededor de la Tierra en aproximadamente 27 días (período sideral).
• Asteroides: objetos rocosos de menor tamaño que los planetas; son restos del material primordial que no se agregó para formar un planeta.
• Cometa: cuerpo con núcleo sólido compuesto por polvo y hielos (agua, dióxido de carbono, amoníaco, etc.). Al acercarse al Sol, su temperatura aumenta y libera gas y polvo que forman la coma y la cola. Sus órbitas suelen ser elípticas, aunque también pueden ser parabólicas o hiperbólicas en casos particulares.
• Meteorito: fragmento de cometa, asteroide u otro cuerpo que alcanza la superficie de un planeta. (En el espacio se denomina meteoroide; al entrar en la atmósfera produce un meteoro.)

18. ¿Por qué está formado un sistema planetario?

Un sistema planetario está formado por una estrella y los cuerpos que orbitan a su alrededor: planetas, satélites, asteroides, cometas, polvo y restos del disco protoplanetario. Estos objetos giran alrededor de la estrella debido a la gravedad y se originan a partir de una nube protoplanetaria durante el proceso de formación estelar.

Observaciones finales

Este documento agrupa conceptos fundamentales sobre modelos cosmológicos, objetos astronómicos y pruebas observacionales. Se han corregido errores ortográficos y de forma, y se han precisado algunas definiciones y valores para mayor claridad científica.