El Universo: Origen, Expansión y la Historia de los Descubrimientos Cósmicos

El Universo: Definición y Contexto Histórico

El Universo, también denominado cosmos o mundo material, significa “el conjunto de todas las cosas”. Es todo lo que podemos tocar, sentir, percibir, medir o detectar. El Universo es el espacio y el tiempo en el que se encuentran los seres vivos, los planetas, las estrellas, los satélites, las galaxias y otros objetos celestes. También incluye las leyes y constantes físicas que los gobiernan.

Hitos Históricos en la Comprensión del Cosmos

• 1543: Nicolás Copérnico establece la teoría heliocéntrica, que afirma que la Tierra no es el centro del Universo y gira alrededor del Sol.
• Siglo XVII: Johannes Kepler se da cuenta de que, aun cuando la Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol (conformando el Sistema Solar), no cumplen con la idea de mantener una trayectoria circular y considera las órbitas como elípticas.
• Isaac Newton afirma que es la misma ley de la gravedad la que hace que los objetos caigan al suelo y la que hace que la Tierra gire alrededor del Sol. Incluyendo la gravedad, Newton justificó las trayectorias elípticas de Kepler de los astros.
• 1750: Thomas Wright (británico) interpreta la galaxia como un gran sistema estelar en forma de disco, liberándose de los últimos resabios geocentristas y atribuyendo al Sol una posición excéntrica en el disco de estrellas.

Las observaciones del firmamento sirvieron para comprobar que nuestro Sistema Solar no es el límite del Universo, y que a lo largo del cielo se extiende una banda luminosa en forma de disco: nuestra galaxia, la Vía Láctea.

El Origen y la Expansión del Universo

La Edad del Cosmos

La ciencia tiene una respuesta a la edad del Universo o Cosmos gracias a que cada componente estelar se encuentra en una etapa evolutiva diferente. Esto ha permitido determinar con gran exactitud la forma en cómo aparece, evoluciona y se extingue dicho objeto estelar. Así, la edad del Universo se estima en 13.700 millones de años, cifra muy superior a los 3.500 millones de años de las especies vivas en la Tierra.

La Teoría del Big Bang

El Big Bang (gran explosión en inglés) visualiza la existencia de un Universo inicial en un punto en el que se concentra toda la masa y energía, que estalla y origina las galaxias, las cuales se alejan entre sí.

Aunque lo cierto es que no se puede decir a ciencia cierta que ese diminuto punto haya explotado, más bien puede pensarse en el Big Bang como un modelo científico que intenta explicar una singularidad que creó el espacio-tiempo, momento a partir del cual el Universo comenzó a expandirse.

El Universo en Formación: La Expansión del Espacio

El espacio se expande, como al hinchar un globo con distintas manchas pintadas en su superficie, de forma que a medida que el volumen va creciendo, las manchas se van alejando unas de otras.

La Génesis de los Elementos y la Formación Estelar

Recombinación y Radiación Cósmica de Fondo

Cuando la temperatura desciende hasta miles de Kelvin (K), se forman los primeros átomos de hidrógeno y helio (proceso conocido como recombinación) y se desvincula la radiación electromagnética de la materia. Entonces, el Universo se hace transparente u observable por primera vez, al poder viajar la radiación sin ser perturbada por los átomos.

Esta radiación se detecta hoy como radiación cósmica de fondo de microondas, por sondas como la WMAP en 2003 o la sonda Planck en 2010. Dicha radiación cósmica de fondo es como el eco que queda de lo que ocurrió unos cientos de miles de años después del Big Bang. Más tarde, algunas zonas del Cosmos cobraron mayor densidad y dieron origen a las nebulosas, las estrellas, las galaxias y todo lo que conocemos del Universo.

Nucleosíntesis y Estructuras Cósmicas

La nucleosíntesis estelar es la etapa de formación de los demás elementos químicos, cuyo origen está en la combinación, mediante reacciones nucleares, de diferentes núcleos atómicos que tienen distinto número de protones y de neutrones.

Mil millones de años después del Big Bang, la materia existe en forma de gas y de polvo interestelar, y está constituida principalmente por hidrógeno y helio, que origina multitud de estrellas y se forman las primeras galaxias, entre ellas la nuestra, la Vía Láctea.

Definiciones Clave

• Estrella: Es un gran horno que contiene fundamentalmente hidrógeno y helio, donde la energía transmitida al exterior en forma de luz y de calor es consecuencia de las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior.
• Galaxia: Es un conjunto unido gravitacionalmente, formado por un sistema de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo y otros astros.
• Nebulosa: Es una región del medio interestelar constituida por gases (principalmente hidrógeno y helio) y polvo. Muchas de ellas son los lugares donde nacen las estrellas por fenómenos de colapso gravitatorio.