Origen y Evolución del Cosmos: La Teoría del Big Bang y la Estructura Estelar

La Teoría del Big Bang: Un Universo en Expansión

Las ideas básicas de la teoría del Big Bang son:

• Tiempo cero: Toda la materia y energía del Universo estaba concentrada en un punto cuya densidad era inimaginablemente alta.
• Inflación: Se produce una gran explosión y el Universo incrementa su tamaño. La materia está formada de partículas subatómicas libres (protones, neutrones y electrones) y se produce una radiación conocida como radiación primordial. La materia y la radiación estaban unidas, por lo que el Universo era opaco. En el Universo existía una elevadísima concentración de energía, pero estaba vacío de materia, por lo que no existían las dimensiones de espacio y tiempo.
• Síntesis primordial de hidrógeno y helio: A medida que el Universo se expande, su temperatura disminuye, lo que permite formar los primeros átomos de hidrógeno y helio. La radiación primordial sigue viajando y se denomina radiación cósmica de fondo (aún impregna todo el Universo).
• Formación de galaxias: 200 m.a. (millones de años) después de la gran explosión se forman las primeras galaxias con sus nebulosas y estrellas. El Universo no era totalmente uniforme, ya que había regiones que tenían mayor densidad; por lo tanto, atraían hacia sí más materia. La acumulación de materia llevó a formarse objetos más densos que darían lugar a las primeras nebulosas, estrellas y las primeras galaxias por reunión de estos. Unos 300.000 años después del Big Bang, se produce una desvinculación o desacoplamiento de la materia y de la radiación (se separaron). Desde este momento, el Universo se hizo transparente a la luz.
• Formación de elementos pesados: En los núcleos de las nuevas estrellas, formadas por el hidrógeno y helio, comienzan a formarse otros elementos más pesados, como el carbono, calcio, hierro, oxígeno e hidrógeno. Estos elementos fueron esparcidos por todo el Universo a partir de explosiones de las supernovas. Los elementos que componen nuestro cuerpo se formaron así, por eso se dice que somos “polvo de estrellas”.

La teoría del Big Bang considera que el Universo se encuentra en expansión acelerada (la energía oscura, fuerza contraria a la gravedad, apareció en el Universo hace 5.000-6.000 m.a.) y es la teoría más aceptada actualmente sobre el origen del Universo.

Futuro del Universo según la Teoría del Big Bang

Debido a la energía oscura, las galaxias se alejan unas de otras de forma acelerada y terminarán como un espacio cada vez más vacío. La energía oscura, con el tiempo, terminará separando los cúmulos galácticos, galaxias, estrellas, planetas e incluso los átomos. Este sería el fin del Universo.

Galaxias

• Supercúmulos: Miles de galaxias.
• Cúmulos: (Ejemplo: Cúmulo de Virgo) Conjunto de grupos locales de galaxias. Entre cúmulos hay vacío.
• Grupos locales: Grupos de galaxias; la Vía Láctea forma parte de un grupo local constituido por unas 30 galaxias.

Los cúmulos y supercúmulos no se distribuyen de forma homogénea en el Universo debido a los campos gravitatorios originados por la materia oscura.

Estructura de las Galaxias

• Materia visible: Cúmulos de estrellas, nebulosas, sistemas planetarios, meteoritos, cometas, astros y cuerpos menores.
• Materia oscura: Agujeros negros.

Todos estos componentes se encuentran unidos gravitacionalmente junto a la energía oscura.

Estructura de las Galaxias: Materia

• Suelen tener un agujero negro en el centro que atrae gravitacionalmente toda la materia de la galaxia, la cual gira en torno a él.
• Cúmulos estelares: Acumulaciones de estrellas unidas por la gravedad. En la Vía Láctea hay más de 1.000.
• Sistemas estelares múltiples: Sistemas formados por grupos de 2, 3, 4... estrellas. Los sistemas dobles o binarios constan de 2 estrellas.
• Nebulosas: Gas (H y He) y polvo interestelar. Son los lugares donde nacen las estrellas.

Estructura del Universo

Se estructura en galaxias, de manera que se estima que está formado por unas 80.000 que se presentan en cúmulos de galaxias. La Vía Láctea, nuestra galaxia, forma parte del Cúmulo de Virgo.

Las Estrellas

Una estrella es un cuerpo esférico que genera energía, ya que en su interior se producen reacciones termonucleares. Esta energía la emiten al espacio en forma de radiación electromagnética, neutrinos y viento estelar.

Formación de una Estrella

Se forman en regiones densas de las nebulosas cuando el gas y el polvo se comprimen y aumentan su densidad. Forman un núcleo muy caliente denominado protoestrella, el cual emite radiación y, por lo tanto, se convierte en una estrella.