El Universo:
¿Qué
es?: El universo
es la totalidad del espacio y del tiempo también
de todas las formas de la materia, la energía y el impulso. Sin embargo, el término universo puede ser utilizado en
sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como
el cosmos,
el mundo
o también la naturaleza.
Los cosmólogos teóricos y astrofísicos utilizan de manera diferente el
término universo,
designando bien el sistema completo o únicamente una parte de él. Según el
convenio de los cosmólogos, el término universo se refiere frecuentemente a la parte finita del espacio-tiempo
que es directamente observable utilizando telescopios,
otros detectores, y métodos físicos, teóricos y empíricos para estudiar los componentes
básicos del universo y sus interacciones. Los físicos cosmólogos asumen que la
parte observable del espacio comóvil (también llamado nuestro universo)
corresponde a una parte de un modelo del espacio entero y normalmente no es el
espacio entero. Frecuentemente se utiliza el término el universo como ambas: la parte observable
del espacio-tiempo, o el espacio-tiempo entero.
Muy poco se conoce con certeza sobre el tamaño del universo. Puede tener una longitud de billones de
años luz o incluso tener un tamaño infinito. Un artículo de 2003[] dice establecer una cota inferior
de 24 gigaparsecs
(78.000 millones de años luz) para el tamaño del universo,
pero no hay ninguna razón para creer que esta cota está de alguna manera muy
ajustada (forma del Universo). Pero hay
distintas tesis del tamaño; una de ellas es que hay varios universos, otro es
que el universo es infinito.
Si el universo
es espacialmente plano, se
desconoce si las reglas de la geometría Euclidiana serán válidas a mayor
escala. Actualmente muchos cosmólogos creen que el
Universo observable está muy cerca de ser espacialmente plano, con
arrugas locales donde los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo,
de la misma forma que la superficie de un lago es casi plana. Esta opinión fue
reforzada por los últimos datos del WMAP, mirando hacia las "oscilaciones acústicas" de
las variaciones de temperatura en la radiación de fondo de microondas.
Históricamente se ha creído que el Universo es de color negro, pues es lo que
observamos al momento de mirar al cielo en las noches despejadas. En 2002, sin
embargo, los astrónomos Karl Glazebrook e Ivan Baldry afirmaron en
un artículo científico que el universo en realidad
es de un color que decidieron llamar café cortado cósmico.Este estudio se basó en la medición del rango espectral de la luz proveniente
de un gran volumen del Universo, sintetizando la información aportada por un
total de más de 200.000.
El universo observable actual parece tener un
espacio-tiempo geométricamente plano, conteniendo una densidad masa-energía
equivalente a 9,9 × 10-30 gramos por centímetro cúbico. Los
constituyentes primarios parecen consistir en un 73% de energía
oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. Así, la
densidad de los átomos equivaldría a un núcleo de hidrógeno
sencillo por cada cuatro metros cúbicos de volumen. La naturaleza exacta de la
energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio. Actualmente
se especula con que el neutrino, (una partícula muy abundante en el universo), tenga, aunque mínima, una masa. De
comprobarse este hecho, podría significar que la energía y la materia oscura no
existen.[
Teorías:
Big
Bang:
El hecho de que el
universo esté en expansión se deriva de las observaciones
del corrimiento al rojo realizadas en la década de
1920 y que se cuantifican por la ley de Hubble.
Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de Friedmann-Robertson-Walker,
que es una solución de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, que predicen el inicio del
universo mediante un big bang.
El "corrimiento
al rojo" es un fenómeno observado por los astrónomos, que muestra
una relación directa entre la distancia de un objeto remoto (como una galaxia)
y la velocidad con la que éste se aleja. Si esta expansión ha sido continua a
lo largo de la vida del universo, entonces en el pasado estos objetos distantes
que siguen alejándose tuvieron que estar una vez juntos. Esta idea da pie a la
teoría del Big Bang;
el modelo dominante en la cosmología actual.
Debido a la teoría de la relatividad especial,
la materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz, puede parecer ilógico que
dos objetos del universo puedan haberse
separado 93 mil millones de años luz en un tiempo de únicamente 13 mil millones
de años; sin embargo, esta separación no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que ésta
sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio mismo, que puede
extenderse a un ritmo superior, no limitado por la velocidad de la luz. Por lo
tanto, dos galaxias
pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si
es el espacio entre ellas el que se dilata.
Sopa Primigenia:
Hasta
hace poco, la primera centésima de segundo era más bien un misterio, impidiendo
los científicos describir exactamente cómo era el
universo. Los nuevos experimentos en el RHIC, en el Brookhaven National Laboratory,
han proporcionado a los físicos una luz en esta cortina de alta energía, de tal
manera que pueden observar directamente los tipos de comportamiento que pueden
haber tomado lugar en ese instante.
En
estas energías, los quarks
que componen los protones y los neutrones
no estaban juntos, y una mezcla densa supercaliente de quarks y gluones,
con algunos electrones, era todo lo que podía existir en los microsegundos
anteriores a que se enfriaran lo suficiente para formar el tipo de partículas
de materia que observamos hoy en día.
Las
galaxias:
A gran escala, el universo está formado por galaxias
y agrupaciones de galaxias. Las galaxias son agrupaciones masivas de estrellas,
y son las estructuras más grandes en las que se organiza la materia en el
universo. A través del telescopio se manifiestan como manchas luminosas de
diferentes formas. A la hora de clasificarlas, los científicos distinguen entre
las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treinta galaxias
más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia (la Vía Láctea),
y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".
Formas
de galaxias
La creciente potencia de los telescopios, que
permite observaciones cada vez más detalladas de los distintos elementos del
universo, ha hecho posible una clasificación de las galaxias por su forma. Se
han establecido así cuatro tipos distintos: galaxias elípticas, espirales,
espirales barradas e irregulares.
Galaxias elípticas
En forma de elipse o de esferoide, se
caracterizan por carecer de una estructura interna definida y por presentar muy
poca materia interestelar. Se consideran las más antiguas del universo, ya que
sus estrellas son viejas y se encuentran en una fase muy avanzada de su
evolución.
Galaxias espirales
Están constituidas por un núcleo central y
dos o más brazos en espiral, que parten del núcleo. Éste se halla formado por
multitud de estrellas y apenas tiene materia interestelar, mientras que en los
brazos abunda la materia interestelar y hay gran cantidad de estrellas jóvenes,
que son muy brillantes. Alrededor del 75% de las galaxias del universo son de
este tipo.
Galaxia espiral barrada
Es un subtipo de galaxia espiral,
caracterizados por la presencia de una barra central de la que típicamente
parten dos brazos espirales. Este tipo de galaxias constituyen una fracción
importante del total de galaxias espirales. La Vía Láctea es una galaxia
espiral barrada.
Galaxias irregulares
Incluyen
una gran diversidad de galaxias, cuyas configuraciones no responden a las tres
formas anteriores, aunque tienen en común algunas características, como la de
ser casi todas pequeñas y contener un gran porcentaje de materia interestelar.
Se calcula que son irregulares alrededor del 5% de las galaxias del
universo.
La Vía Láctea
La Vía
Láctea es nuestra galaxia. Según las observaciones, posee una masa de 1012
masas solares y es de tipo
espiral barrada. Con un diámetro medio de unos 100.000 años luz
se calcula que contiene unos 200.000 millones de estrellas, entre las cuales se
encuentra el Sol.
La distancia desde el Sol
al centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8,5 kpc)
A simple vista, se observa como una estela blanquecina de forma elíptica, que
se puede distinguir en las noches despejadas. Lo que no se aprecian son sus
brazos espirales, en uno de los cuales, el llamado brazo de
Orión, está situado nuestro sistema solar, y por tanto la Tierra.
El núcleo central de la galaxia presenta un
espesor uniforme en todos sus puntos, salvo en el centro, donde existe un gran
abultamiento con un grosor máximo de 16.000 años luz, siendo el grosor medio de
unos 6.000 años luz.
Todas las estrellas y la materia interestelar
que contiene la Vía Láctea, tanto en el núcleo central como en
los brazos, están situadas dentro de un disco de 100.000 años luz de diámetro,
que gira lentamente sobre su eje a una velocidad lineal superior a los 216
km/s
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