ORIGEN DEL UNIVERSO El universo en la prensa

ORIGEN DEL UNIVERSO

El universo en la prensa

Universo o cosmos es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran. Antigüedad de unos 13. 700 ma Dimensiones del universo observable: 46. 000 millones de años luz (v luz= 300. 000 km/s) n n n El planeta Tierra no es más que el tercero de un sistema de planetas que giran alrededor del Sol (Sistema Solar) El Sol no es más que una estrella corriente entre los miles de millones que forman nuestra galaxia (Vía Láctea) El Sistema Solar ocupa una posición alejada del centro de la Vía Láctea, en uno de sus brazos espirales La Vía Láctea no es más que una entre las cientos de miles de millones de galaxias existentes Todo esto, en realidad, solo es una pequeña parte de lo que existe

n Todo lo que vemos (galaxias, estrellas, planetas, etc. ) solo es un pequeño porcentaje del Universo n En realidad, la materia normal, de la que está constituida el Universo observable sólo supone un 4% del total de la masa del Universo n ¿El 96% restante qué es?

n n n Gracias a los datos aportados por la sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) se ha llegado a la conclusión de que hay un 22% de materia de composición y propiedades desconocidas que no emite radiación. Es la materia oscura Su presencia se adivina porque la luz es desviada por el campo gravitatorio que produce Pero, incluso sumando toda la materia ordinaria (4%) y toda la materia oscura (22%) aún queda un 74% ¿de qué? No se sabe. Sólo se supone que sería una misteriosa forma de energía bautizada como energía oscura

¿Cómo surgió el universo? n. A lo largo de la historia se han dado muchas explicaciones, algunas basadas en creencias o suposiciones que es difícil comprobar.

Génesis según la Biblia “Al principio Dios creó los cielos y la Tierra. La Tierra estaba confusa y vacía y las tinieblas cubrían la faz del abismo; pero el espíritu de Dios se cernía sobre la superficie de las aguas. ”. . . Al primer día: “Y dijo Dios: Sea la luz; y fue la luz. . ” . . . Al tercer día: “Y llamó Dios a lo seco Tierra, y a la reunión de las aguas” llamó Mares. Y vio Dios que era bueno. Después dijo Dios: Produzca la tierra hierba verde, hierba que de semilla; árbol de fruto que de fruto según su género, que su semilla esté en él, sobre la tierra. Y fue así. . Al cuarto día: “E hizo Dios las dos grandes lumbreras; la lumbrera mayor para que señorease en el día, y la lumbrera menor para que señorease en la noche; hizo también las estrellas. ”. . . Al quinto día: “Luego dijo Dios: Produzca la tierra seres vivientes según su género, bestias y serpientes y animales de la tierra según su especie. Y fue así. ” . . . Y, al sexto y último día: “Entonces dijo Dios: Hagamos al hombre a nuestra imagen, conforme a nuestra semejanza; y señoree en los peces del mar, en las aves de los cielos, en las bestias, en toda la Tierra, y en todo animal que se arrastra sobre la tierra. ”

Con el incendio de la biblioteca de Alejandría y el asesinato de Hipatia, la cristianización del imperio romano acaba con los últimos grandes símbolos de la cultura “pagana”. La teología se identifica con el modelo cosmológico aristotélico-ptolemáico, un modelo también pagano pero que garantizaba el geocentrismo y, por lo tanto, la superioridad del Hombre como obra maestra de la creación divina. Dicho modelo perduró, en el mundo occidental, durante toda la Edad Media.

El Cielo pierde irremediablemente su naturaleza divina. Los cuerpos celestes no son perfectos y sin mancha y tampoco se mueven perfectamente sobre esferas perfectas sino que describen elipses. Pero lo peor de todo es que la Tierra no es el centro de esos movimientos, o sea que no es el centro del Universo y, por lo tanto, el Hombre tampoco es el centro de la “Creación”. Copérnico, Kepler y Galileo fueron las figuras más destacadas de esta revolución que cambió radicalmente (aunque no sin dificultades) la perspectiva del Hombre sobre el Cosmos, marcando así el comienzo de una nueva era científica y filosófica.

Yo, Galileo, hijo de Vincenzo Galileo de Florencia, a la edad de 70 años, interrogado personalmente en juicio y postrado antre vosotros, Eminentísimos y Reverendísimos Cardenales, en toda la República Cristiana contra la herética perversidad Inquisidores generales; teniendo ante mi vista los sacrosantos Evangelios, que toco con mi mano, juro que siempre he creído, creo aún y, con la ayuda de Dios, seguiré creyendo todo lo que mantiene, predica y enseña la Santa, Católica y Apostólica Iglesia. Pero, como, después de haber sido jurídicamente intimado para que abandonase la falsa opinión de que el Sol es el centro del mundo y que no se mueve y que la Tierra no es el centro del mundo y se mueve, y que no podía mantener, defender o enseñar de ninguna forma, ni de viva voz ni por escrito, la mencionada falsa doctrina, y después de que se me comunicó que la tal doctrina es contraria a la Sagrada Escritura, escribí y di a la imprenta un libro en el que trato de la mencionada doctrina perniciosa y aporto razones con mucha eficacia a favor de ella sin aportar ninguna solución, soy juzgado por este Santo Oficio vehemente sospechoso de herejía, es decir, de haber mantenido y creído que el Sol es el centro del mundo e inmóvil, y que la Tierra no es el centro y se mueve. Por lo tanto, como quiero levantar de la mente de las Eminencias y de todos los fieles cristianos esta vehemente sospecha que justamente se ha concebido de mí, con el corazón sincero y fe no fingida, abjuro, maldigo y detesto los mencionados errores y herejías y, en general, de todos y cada uno de los otros errores, herejías y sectas contrarias a la Santa Iglesia. Y juro que en el futuro nunca diré ni afirmaré, de viva voz o por escrito, cosas tales que por ellas se pueda sospechar de mí; y que si conozco a algún hereje o sospechoso de herejía, lo denunciaré a este Santo Oficio o al Inquisidor u Ordinario del lugar en que me encuentre.

Juro y prometo cumplir y observar totalmente las penitencias que me han sido o me serán, por este Santo Oficio, impuestas; y si incumplo alguna de mis promesas y juramentos, que Dios no lo quiera, me someto a todas las penas y castigos que me imponen y promulgan los sacros cánones y otras constituciones contra tales delincuentes. Así, que Dios me ayude, y sus santos Evangelios, que toco con mis propias manos. Yo, Galileo Galilei, he abjurado, jurado y prometido y me he obligado; y certifico que es verdad que, con mi propia mano he escrito la presente cédula de mi abjuración y la he recitado palabra por palabra en Roma, en el convento de Minerva este 22 de junio de 1633. Yo, Galileo Galilei, he abjurado por propia voluntad. “Eppur si muove”

Isaac Newton descubre la Ley de la Gravitación Universal, dando así razón de los movimientos planetarios. Dos cuerpos celestes se atraen según la misma ley por la que una manzana cae de un árbol al suelo, incluso estando en el hemisferio Sur. El Cielo y la Tierra se rigen por las mismas leyes físicas. Es la unificación de la Física del Cielo y de la Tierra.

Hace un siglo Albert Einstein formula la Teoría de la Relatividad. Espacio y Tiempo no son absolutos; la Materia es Energía concentrada según un factor igual al cuadrado de la velocidad de la luz (E=mc 2) y su distribución determina la geometría del Espacio-Tiempo. Es la unificación de la Materia y la Energía en el Espacio-Tiempo. Por la misma época nace la Mecánica Cuántica: a partir de los experimentos sobre la emisión térmica, Max Planck deduce la cuantización de la energía. La radiación electromagnética es onda a la vez que partícula y, al mismo tiempo, una partícula puede ser descrita como una onda. Es la transición del determinismo a la probabilidad y el nacimiento de la física que constituye los cimientos de nuestro actual modelo de universo.

¿Cuál es la teoría más aceptada sobre el origen del universo? n La teoría del Big Bang (George Gamow): Postula: - Que el universo se originó a partir de una gran explosión que dio origen al tiempo y al espacio.

Hace unos 13700 millones de años. . . cuando todavía no había años. . . cuando todavía no existía tiempo. . . en el límite entre la existencia y la nada. . . más allá de las fronteras de nuestra capacidad de abstracción. . . algo infinitamente pequeño, sin dimensiones ni edad, encerraba en sí la probabilidad de la creación. . . una energía infinita e infinitamente concentrada. . . Y comenzó el tiempo. . . y se creó el espacio. . . y se liberaron materia, antimateria y energía en una grandiosa escena de creación y destrucción. . . y se desataron las cuatro fuerzas. . . y se formaron las partículas elementales. . . y se sintetizaron los elementos primordiales. . . 300000 años después, la radiación pudo atravesar la materia. . . y todo siguió expandiéndose y enfriándose, arrastrando consigo el tiempo y el espacio. . . y dispersando las cenizas de la gran explosión. . . nuestro universo actual. . .

Teoría del Big Bang n n n En 1929 Hubble el universo entero se expande. Si el universo se va haciendo grande, frío y difuso, al retroceder en el tiempo debía ser cada vez más caliente, pequeño y denso. Así surgió la idea del Big Bang. Se deduce una antigüedad de unos 13. 700 m. a. Toda la materia y E estaría comprimida en un átomo primigenio o singularidad inicial, pequeñísimo, T enorme y una d casi infinita. Las 4 fuerzas (gravedad, interacción nuclear fuerte y débil y la electromagnética) estaban unidas en una. Se produce enorme explosión inicial, dilatándose y enfriándose a una velocidad mayor que la de la luz (etapa de INFLACIÓN), su masa aumenta 1050 veces, se separa la gravedad de las otras fuerzas (por la dispersión de la materia). El universo sería al principio homogéneo, simétrico, unificado

n Y se fue diversificando § § § Por la separación de las 4 fuerzas fundamentales Se diferencia la materia y la energía La materia, empujada por la energía, se dividió en nubes más diferenciadas (heterogeneo) y todo se diversificó: aparecieron “cosas” – Se separa la F interacción nuclear fuerte y se forma las partículas elementales del átomo: quarks (p y n) y leptones (e) – Surgieron las primeras partículas subatómicas (p y n) por unión de los quarks, al separarse la F electromagnética y la F interacción nuclear débil. – p y n chocan desprendiendo E y forman núcleos de He. Los fotones están aún unidos a las partículas, no hay luz, es un universo oscuro y opaco. – Los fotones pierden E, los electrones son retenidos por los núcleos formándose los primeros átomos: H y He. – Al dejar de interactuar electrones y fotones (radiación y materia), los fotones se dispersaron (radiación de fondo) originándose la luz universo transparente

n Se sigue enfriando y las nubes de materia forman protosupercúmulos de galaxias. En ellos se producen condensaciones nódulos primeras estrellas, por concentración cósmica (autogravitación) y fusión del H. n Como consecuencia de esa explosión inicial, el universo sigue en expansión. n Unos 100 a 200 millones de años después surgieron las primeras estrellas y con ello los átomos de C, O, N y Fe que se esparcieron en el espacio como consecuencias de las explosiones de las estrellas moribundas

Evidencias científicas apoyan la teoría del Big Bang 1. - Las galaxias están en expansión: De acuerdo con la ley de Hubble

Evidencias a favor de la expansión del universo: n En 1929 el astrónomo E. Hubble observó que las galaxias se alejan unas de otra. n Propone una relación matemática llamada ley de Hubble

La expansión del Universo Hubble midió las distancias a la Tierra de varias galaxias y comprobó que se alejan unas de otras n La ley de Hubble establece que la velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia V = H 0 D n – V es la velocidad de alejamiento (km/s) – D es la distancia a la Tierra (Megaparsec: Mpc; 1 pc = 3, 26 años-luz) – H 0 es la constante de Hubble

La expansión del Universo n n ¿Cómo midió Hubble las distancias y la velocidad de las galaxias? La luz que llega a la Tierra desde las estrellas de las galaxias es una mezcla de radiaciones de distintas longitudes de onda (l) Esta mezcla puede separarse mediante un espectroscopio y obtener un espectro El espectro contiene los colores del arco iris

La expansión del Universo Sobre los colores del espectro aparecen unas bandas oscuras que se deben a la absorción de diferentes elementos químicos n Cada elemento químico tiene su propio espectro de absorción (es como su código de barras) n

La expansión del Universo Si analizamos mediante un espectroscopio la luz que nos llega del Sol observamos en el espectro bandas de absorción n La luz del sol ha atravesado gases que han absorbido ciertas longitudes de onda n Algunos de estos elementos sabemos que no pueden existir en la atmósfera de nuestro planeta, por lo que hemos de concluir que se encuentran en el Sol n Así se llega a la conclusión de que el Sol está formado principalmente por hidrógeno y helio n

La expansión del Universo Hubble midió la posición de las bandas de absorción de determinados elementos químicos presentes en varias galaxias y la comparó con la posición que tienen esas bandas en los espectros obtenidos en el laboratorio n Descubrió que las bandas de absorción estaban desplazadas hacia longitudes de onda mayores (rojo) n Además ese desplazamiento era más acusado en las galaxias más alejadas n Este fenómeno se conoce como desplazamiento hacia el rojo y se debe al efecto Doppler n

La expansión del Universo n El efecto Doppler establece que cuando una onda es emitida por un objeto en movimiento, la l percibida por un observador es diferente a la emitida por el objeto. – La l es mayor si el objeto se aleja del observador – La l es menor si el objeto se acerca al observador n Este efecto se produce con las ondas sonoras – Si un objeto que emite un sonido se acerca a nosotros el sonido se percibe más agudo (l menor) – Si un objeto que emite un sonido se aleja de nosotros el sonido se percibe más grave (l mayor) n Este efecto también se produce con las ondas luminosas – Si un objeto que emite luz se acerca a nosotros su luz presentará una l más corta (violeta) – Si un objeto que emite luz se aleja de nosotros su luz presentará una l mayor (rojo) – Este efecto no lo captamos directamente con la vista pero si con el espectroscopio y las bandas de absorción

La expansión del Universo n n El fenómeno del desplazamiento hacia el rojo de la luz procedente de las galaxias implica que todas se están separando unas de otras a gran velocidad El Universo se expande Cada minuto que pasa se hace más grande Hace una hora el Universo era más pequeño y hace un mes era mucho más pequeño

2. - Radiación de fondo o eco del universo: es un tipo especial de radiación que surgió con el origen del universo, se ha detectado mediante algunas investigaciones

Trataron de medir ondas de radio débiles provenientes de nuestra galaxia y descubrieron una enorme cantidad de radiaciones que venían de todas partes del cielo. Estas radiaciones provenían de un gas que debería estar a una temperatura de 3ºK. Ambos recibieron el Premio Nóbel de Física por la detección de la “Microonda Còsmica”.

3. - El H y el He, representan el 75% y 25% respectivamente de los elementos del universo. Las estrellas y galaxias muestran similares proporciones por lo que son elementos primordiales del universo.

El futuro del Universo n Tres son los posibles escenarios del futuro del Universo: – Big Crunch (la gran contracción) – Big Chill (el gran enfriamiento) – Big Rip (el gran desgarramiento)

Big Crunch n n Si la materia-energía del Universo es suficiente para superar una densidad crítica, la fuerza de la gravedad frenaría la expansión El Universo se expandiría hasta un punto en el que se produciría el proceso inverso, una gran contracción. La gran contracción recorrería el camino inverso, la materia se iría juntando de nuevo y se llegaría de nuevo a concentrar en un único punto. Aquí una posibilidad sería un Universo pulsante sometido a infinitos ciclos de expansión-contracción.

Big Chill n Si la materia-energía del Universo es insuficiente no se alcanzará una densidad crítica para que la fuerza de la gravedad frene la expansión n El Universo se expandiría eternamente, enfriándose cada vez más hasta que todo su contenido se apagara

Big Rip n Es la situación de un Universo próximo a la densidad crítica pero en el que la energía oscura superara con creces a la fuerza de la gravedad n Esto provocaría una expansión muy acelerada que en un instante determinado provocaría una voladura en pedazos (desgarramiento)

El futuro del Universo

La estructura del Universo n n n El Universo tiene aspecto esponjoso constituido por una serie de filamentos de materia oscura. Sobre estos filamentos aparecen las galaxias pero no distribuidas de manera uniforme. Las galaxias aparecen en grupos denominados cúmulos de galaxias. Los cúmulos de galaxias se agrupan a su vez en supercúmulos. La galaxia en la que nos encontramos forma un grupo junto con otras: Andrómeda, Nube de Magallanes Grande, Nube de Magallanes Pequeña, Dragón, el Sistema de la Osa Menor y otras más. Este cúmulo se llama el Grupo Local.

La estructura del Universo

La estructura del Universo n n Las galaxias son enormes acumulaciones de polvo cósmico, nebulosas y cientos de miles de millones de estrellas. En las galaxias, el espacio entre las estrellas no está vacío ya que contiene el medio interestelar. Este medio interestelar está formado por una mezcla de gases (H y He) y polvo cósmico que contiene sustancias orgánicas sintetizadas por determinadas reacciones. La galaxia a la que pertenecemos se llama Vía Láctea.

La estructura del Universo n La Vía Láctea es una galaxia espiral en la que se distinguen las siguientes partes: – Bulbo o núcleo: formado por un agujero negro y varios millones de viejas estrellas – Disco: formado por polvo cósmico, nebulosas y estrellas jóvenes distribuidas en 5 brazos. – Halo: formado por viejas estrellas agrupadas en cúmulos y estrellas aisladas

La estructura del Universo n n En el brazo de Orión de la Vía Láctea se encuentra el Sol junto con un sistema de planetas que giran a su alrededor. Estos constituyen el Sistema Solar. El tercer planeta del Sistema Solar es la Tierra. En la Tierra, gracias a un proceso evolutivo aparecimos nosotros con la conciencia suficiente como para plantearnos preguntas acerca de nuestra existencia.

La estructura del Universo