L'Univers: Estructura, Big Bang, Forats Negres i l'Origen Còsmic

L'Univers: Estructura, Moviment i Origen

L'Organització de l'Univers

L'Univers té una edat estimada de 13.700 milions d'anys. La seva estructura s'organitza en grans conjunts, com el Gran Supercúmul de Virgo (que conté milers de galàxies), dins del qual es troba el Grup Local (amb unes 30 galàxies), i finalment la nostra pròpia galàxia, la Via Làctia.

L'Univers en Moviment i la Gravitació

Ni un sol àtom d'una galàxia roman immòbil ni un sol segon. L'Univers està en constant moviment. La llei de la gravitació, formulada per Isaac Newton, estableix que els cossos s'atreuen amb una força que augmenta com més pròxims estiguin i més gran sigui la seva massa. Aquesta atracció funciona a totes les escales: els membres del Grup Local, juntament amb altres milers de galàxies, es precipiten cap al centre del Supercúmul de Virgo, una regió coneguda com el Gran Atractor.

Els Forats Negres

L'atracció gravitacional més intensa es produeix als forats negres, que són concentracions de matèria d'altíssima densitat. Tenen un camp gravitacional tan gran que ni tan sols la llum se'n pot escapar. Aleshores, si ni tan sols ens envien llum, com hem pogut saber que existeixen? La seva existència es coneix per la radiació (en general, raigs X) que emet la matèria quan accelera, just abans de caure en aquest gran pou gravitacional. Gairebé totes les galàxies investigades amb cert detall contenen un forat negre al seu centre. El que ocupa el centre de la Via Làctia s'anomena Sagitari A*. Altres forats negres de massa més petita es formen al final de la vida dels estels amb molta més massa que el Sol. Però, per què els estels que envolten Sagitari A* no hi cauen? Perquè es troben a més de 7,7 milions de quilòmetres de distància, que és el punt de no retorn, o distància mínima de seguretat.

L'Expansió de l'Univers i el Big Bang

L'observació que les galàxies s'allunyen les unes de les altres és un pilar fonamental de la cosmologia. Per entendre aquest fenomen, cal conèixer l'efecte Doppler, que explica com la freqüència de les ones (inclosa la llum) canvia segons el moviment relatiu de la font i l'observador.

L'Efecte Doppler i la Confirmació del Big Bang

Va caldre esperar mig segle perquè arribés la confirmació definitiva de la teoria del Big Bang. Mentre treballaven en un nou tipus d'antena comercial, Arno Penzias i Robert Wilson van descobrir el 1964 que hi arribava una radiació molt feble des de tots els punts de l'Univers. Què podia ser aquesta radiació? Com que procedia de tots els punts de l'Univers, la van anomenar radiació còsmica de fons. Aquesta radiació còsmica de fons era ni més ni menys que l'eco del Big Bang, la prova irrefutable del seu origen.

El Big Rip: La Gran Estripada

Una de les teories sobre el futur de l'Univers és el Big Rip. Segons aquesta hipòtesi, l'energia fosca podria separar les galàxies les unes de les altres a distàncies que les farien pràcticament invisibles. En la seva versió més extrema, podria desmembrar les galàxies, els estels i fins i tot els àtoms. Seria el Big Rip, la "gran estripada".

L'Origen dels Elements i la Formació del Sistema Solar

L'Origen dels Elements Químics

Els estels són autèntiques fàbriques de nous elements químics. Per exemple, cada segon el Sol produeix 695 milions de tones d'heli a partir de l'hidrogen mitjançant la fusió nuclear.

L'Origen del Sol

Fa 4.570 milions d'anys, en un braç d'una galàxia espiral, un núvol de gas i pols va començar a contreure's. Més tard, aquella nebulosa s'havia transformat en un estel, el Sol, i els seus planetes. La nebulosa de la qual va sorgir el Sol va ser "contaminada" per una supernova, enriquint-la amb elements pesants.

La Formació dels Planetes

De la nebulosa inicial, comprimida per l'explosió de la supernova, no tan sols va sorgir el Sol: al seu voltant hi orbiten els planetes. Els planetes exteriors (Júpiter, Saturn, Urà i Neptú) es van formar sobretot a partir de gas. Els planetes interiors (Mercuri, Venus, la Terra i Mart) es van formar a partir de material sòlid: roca i metall.

• Júpiter i Saturn són principalment hidrogen i heli.
• A Urà i Neptú predominen l'aigua amb amoníac i metà dissolts.

Tot i les seves diferències, tots quatre planetes gegants tenen nuclis de roca. Els planetes interiors terrestres es diferencien sobretot per la massa. Els més grans (la Terra i Venus) tenen atmosfera perquè la gravetat els permet retenir gasos. Per la mateixa raó, Mercuri i la Lluna, més petits, són cossos sense atmosfera. Mart és un cas intermedi, amb una atmosfera molt tènue.