EL UNIVERSO
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el
término universo puede ser utilizado en sentidos
contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.Observaciones astronómicas indican que el universo tiene una edad
de 13,73 ± 0,12 millardos de años (entre 13 730 y
13 810 millones de años) y por lo menos 93.000 millones de años luz de extensión.El evento que se cree que dio inicio al
universo se denomina Big Bang.
En aquel instante toda la materia y la energía del universo observable estaba
concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a
expandirse para llegar a su condición actual, y continúa haciéndolo.Debido a que, según la teoría de la relatividad especial, la
materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz,
puede parecer paradójico 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.Mediciones sobre la distribución
espacial y el desplazamiento
hacia el rojo (redshift)
de galaxias distantes, la radiación
cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes relativos de los elementos
químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en
general, la teoría del Big Bang, que propone que el universo en sí se creó en un
momento específico en el pasado.Observaciones recientes han
demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la
materia y la energía en el universo es fundamentalmente diferente de la
observada en la Tierra, y no es directamente observable (véanse materia oscura y energía oscura La impresión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones sobre el
destino final del universo.Los experimentos sugieren que el
universo se ha regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo de su
extensión e historia. La fuerza dominante en distancias cósmicas es la
gravedad, y la relatividad
general es actualmente la teoría
más exacta para describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales, y las
partículas en las que actúan, son descritas por el Modelo Estándar. El universo tiene por
lo menos tres dimensiones de espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente
no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar conectado de forma
sencilla, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña o incluso nula, de
manera que la geometría
euclidiana es, como norma
general, exacta en todo el universo.La ciencia modelista el universo
como un sistema cerrado que contiene energía y materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por
principios causales.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos
intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda
la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las
mayores escalas, es el objeto de la cosmología,
disciplina basada en la astronomía y la física,
en la cual se describen todos los aspectos de este universo con sus fenómenos.La teoría actualmente más
aceptada sobre la formación del universo, dada por el belga balón Le maître, es el modelo del Big Bang, que describe la expansión
del espacio-tiempo a partir de unas singularidad espacio temporal. El universo
experimentó un rápido periodo de inflación
cósmica que arrasó todas las
irregularidades iniciales. A partir de entonces el universo se expandió y se
convirtió en estable, más frío y menos denso. Las variaciones menores en la
distribución de la masa dieron como resultado la segregación fractal en porciones, que se encuentran en el
universo actual como cúmulos de galaxias.
En cuanto a su destino final, las
pruebas actuales parecen apoyar las teorías de la expansión permanente del
universo (Big Freeze ó Big Rip), aunque otras afirman
que la materia oscura podría ejercer la fuerza de gravedad
suficiente para detener la expansión y hacer que toda la materia se comprima
nuevamente; algo a lo que los científicos denominan el Big Crunch o la Gran Implosión.
EvoluciónTeoría
sobre el origen y la formación del Universo (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. Estructuras agregadas del
universoLas 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".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 galaxiasEn
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 espiralesGalaxia espiral barradaGalaxias irregularesLa 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.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 kpcA 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.Tan sólo 3 galaxias distintas a la nuestra son
visibles a simple vista. Tenemos la Galaxia de Andrómeda, visible desde el
Hemisferio Norte; la Gran
Nube de Magallanes, y la Pequeña Nube de Magallanes, en el Hemisferio Sur celeste. El resto de las galaxias no
son visibles al ojo desnudo sin ayuda de instrumentos. Sí que lo son, en
cambio, las estrellas que forman parte de la Vía
Láctea. Estas estrellas dibujan a menudo en el cielo
figuras reconocibles, que han recibido diversos nombres en relación con su
aspecto. Estos grupos de estrellas de perfil identificable se conocen con el
nombre de constelaciones. La Unión Astronómica Internacional agrupó oficialmente las estrellas visibles en 88
constelaciones, algunas de ellas muy extensas, como Hidra o la Osa
Mayor, y otras muy pequeñas como Flecha y Triangulo
Son
los elementos constitutivos más destacados de las galaxias.
Las estrellas son enormes esferas de gas que brillan debido a sus gigantescas
reacciones nucleares. Cuando debido a la fuerza gravitatoria, la presión y la
temperatura del interior de una estrella es suficientemente intensa, se inicia
la fusión nuclear de sus
átomos, y comienzan a emitir una luz roja oscura, que después se mueve hacia el
estado superior, que es en el que está nuestro Sol, para posteriormente, al
modificarse las reacciones nucleares interiores, dilatarse y finalmente
enfriarse.Los planetas son cuerpos que giran en torno a
una estrella y que, según la definición de la Unión Astronómica Internacional, deben cumplir
además la condición de haber limpiado su órbita de otros cuerpos rocosos
importantes, y de tener suficiente masa como para que su fuerza de gravedad
genere un cuerpo esférico. En el caso de cuerpos que orbitan alrededor de una
estrella que no cumplan estas características, se habla de planetas enanos, planetesimales, o asteroides. En nuestro Sistema
Solar hay 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, considerándose desde 2006 a Plutón como un planeta
enano. A finales de 2009, fuera de nuestro Sistema
Solar se han detectado más de 400 planetas
extrasolares, pero los avances tecnológicos están
permitiendo que este número crezca a buen ritmo.Los satélites naturales son astros que
giran alrededor de los planetas. El único satélite natural de la Tierra es
la Luna, que es también el satélite más cercano al sol. A
continuación se enumeran los principales satélites de los planetas del sistema
solar (se incluye en el listado a Plutón, considerado por la UAI como
un planeta enano).En aquellas zonas de la órbita de una estrella
en las que, por diversos motivos, no se ha producido la agrupación de la
materia inicial en un único cuerpo dominante o planeta, aparecen los discos de asteroides: objetos rocosos de muy diversos tamaños que orbitan en
grandes cantidades en torno a la estrella, chocando eventualmente entre sí.
Cuando las rocas tienen diámetros inferiores a 50m se denominan meteoroides. A consecuencia de las colisiones, algunos asteroides
pueden variar sus órbitas, adoptando trayectorias muy excéntricas que
periódicamente les acercan la estrella. Cuando la composición de estas rocas es
rica en agua u otros elementos volátiles, el acercamiento a la estrella y su
consecuente aumento de temperatura origina que parte de su masa se evapore y
sea arrastrada por el viento
solar, creando una larga cola de material brillante a
medida que la roca se acerca a la estrella. Estos objetos se denominan cometas.
En nuestro sistema solar hay dos grandes discos de asteroides: uno situado
entre las órbitas de Marte y Júpiter, denominado el Cinturón de asteroides, y otro mucho más tenue y disperso en los límites del
sistema solar, a aproximadamente un año
luz de distancia, denominado Nube
de OortEl "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.
Durante la era más
temprana del Big Bang, se
cree que el universo era un caliente y denso plasma. Según avanzó la expansión, la temperatura decreció hasta
el punto en que se pudieron formar los átomos. En aquella época, la energía de
fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La
energía remanente continuó enfriándose al expandirse el universo y hoy forma el fondo cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en
todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como
reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big
Bang.
El
examen de las pequeñas variaciones en el fondo de radiación de microondas
proporciona información sobre la naturaleza del universo, incluyendo la edad y
composición. La edad del universo desde el Big
Bang, de acuerdo a la información actual proporcionada por el WMAP de la NASA, se estima en unos 13.700 millones de años, con un margen
de error de un 1% (137 millones de años). Otros métodos de estimación ofrecen
diferentes rangos de edad, desde 11.000 millones a 20.000 millones.
Las galaxias están
distribuidas por todo el universo y presentan características muy diversas,
tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las más
pequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de
mayor tamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas
pueden tener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no
suelen exceder de los 6.000 años luz.Además de estrellas y sus
astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxias contienen también materia interestelar, constituida por polvo y gas en una proporción que varía
entre el 1 y el 10% de su masa.
Se
estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones de
galaxias, aunque estas
cifras varían en función de los diferentes estudios
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.
Elípticas: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.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.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 lácteaEl 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.

Las Constelaciones
Las
Estrellas:Al
acabarse el hidrógeno, se originan reacciones nucleares de elementos más
pesados, más energéticas, que convierten la estrella en una gigante roja. Con
el tiempo, ésta vuelve inestable, a la vez que lanza hacia el espacio exterior
la mayor parte del material estelar. Este proceso puede durar 100 millones de
años, hasta que se agota toda la energía nuclear, y la estrella se contrae por
efecto de la gravedad hasta hacerse pequeña y densa, en la forma de enana
blanca, azul o marrón. Si la estrella inicial es varias veces más masiva que el Sol, su ciclo puede ser diferente, y en lugar de una gigante,
puede convertirse en una supergigante y acabar su vida con una explosión
denominada supernova. Estas estrellas pueden acabar como estrellas de neutrones. Tamaños aún mayores de estrellas pueden consumir todo su
combustible muy rápidamente, transformándose en una entidad supermasiva llamada agujero negro.
Los
planetas:
Los Satélites
Asteroides y cometas
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