Miguel Ángel Salas García

El origen del universo y de la vida.

Índice• ¿Qué es el universo? Composición y

Estructura:– Nebulosas, Galaxias, Estrellas– Ciclo vital de las estrellas

• Origen– Teorías cosmogónicas– Big Bang

• Origen del sistema solar• La Tierra y su dinámica.

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Origen y evolución del universo• 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)

• Composición:– Energía oscura (73%) repulsión– Materia oscura (23%) no detectable

• Se deduce su existencia:a. La masa visible es mucho menor que la esperadab. Los cúmulos de galaxias se mantienen unidos c. Radiación de fondoc. Desviaciones de luz por objetos no visibles

• ¿De qué está hecha? Se calcula que solo 1-2% es materia bariónica, el resto es materia no bariónica, sin fuerza nuclear fuerte.

– Materia visible (bariónica): Átomos (4%).

Estructura del Universo• Nebulosas: cúmulos de polvo cósmico de aspecto difuso Estrellas

Constelaciones Galaxias grupos de G cúmulos de G MetaGaláxias• Galaxias: cúmulos de estrellas + polvo cósmico + nubes de gases, que se mueven juntos.

– Las G más jóvenes tienen más polvo y gas

– Ej: La Vía Láctea: 200.000 millones de estrellas, grande: diámetro 100.000 a.l., el sol a 25.000 a.l. del centro, la galaxia más próxima, Andrómeda, a 2 m a.l.

– Tipos por su forma: irregulares, espirales, elípticas.– Origen y evolución de las galaxias: gigantescas nubes de H gaseoso en rotación, se

contraen por g . Por la rotación, aparecen brazos espirales, donde se originan las estrellas.

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Se van condensando y formando nuevas estrellas

Estrellas

• Grandes masas de polvo cósmico y materia gaseosa principalmente (H y He)

• Tamaño: desde gigantes rojas hasta enanas blancas y agujeros negros.• Luminosidad originada por la E de reacciones termonucleares que se

dan en su núcleo. Depende de la cantidad de masa.• Temperatura superficie color.

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Son todo objeto astronómico que brilla con luz propia. Con más precisión, es una esfera de plasma, que mantiene su forma gracias a un equilibrio de fuerzas entre la fuerza de gravedad, que empuja la materia hacia el centro de la estrella, y la presión que hace el plasma hacia fuera, como sucede en un gas, que tiende a expandirlo.

Nacimiento, evolución y muerte de una estrella.

• En zonas más densas de la masa de polvo y gas en los brazos espirales de la galaxia (protoestrellas),

• Se concentra por gravedad “gota” de materia crece por agregación. Aumenta la P, T, reacciones termonucleares por fusión H He en su interior. ESol, empieza a brillar.

– A su alrededor nuevas acumulaciones Planetas, sin el tamaño necesario para que se produzcan reacciones termonucleares y tener luz propia.

• Las reacciones se extienden del núcleo al exterior se calienta se dilata se va enfriando la capa más externa, brillo rojizo Gigante roja (tamaño máximo).

– Capa exterior se dispersa en el espacio (Nebulosa planetaria) y se reduce a Enana Blanca. al agotar su combustible He, se enfriará y se apagará (Enana negra).

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8http://www.youtube.com/watch?v=H1kuuCqfLP0

• T del Big Bang. Desarrollo histórico1. Hipótesis de partida: universo homogéneo, isótropo y en equilibrio. G + otra F de repulsión que equilibre (Einstein: cte cosmológica)

2. Friedman: el universo debía hacerse con el tiempo más grande o más pequeño, equilibrio no posible

3. Lamaitre Las galaxias provienen de la explosión de una singularidad inicial o átomo primitivo

4. Hubble: las galaxias se alejan entre si, universo en expansión5. Gamow nombre Big Bang a la Tª de Lamaitre. Los primeros átomos no serían

los pesados sino neutrones, que se descompondrían en p+ese aglutinarían en átomos de H y de He y de ahí el resto de elementos

Pega: calculando el tiempo transcurrido desde las galaxias más alejadas (las más antiguas) es muy poco (2000 ma, menos incluso que el tiempo que se calcula que tiene la Tierra (4000 ma).

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Origen del Universo

Teoría del Big Bang • 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

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Pruebas del Big Bang• Radiofuentes celestes

– Son galaxias o nebulosas que emiten ondas de radio – Las más próximas son más jóvenes y emiten más radiaciones– A partir de una determinada distancia (unos 3.000m.a.l. se reducen mucho al principio habría habido un periodo sin radiofuentes. Contradice T. estado estacionario

• Existencia de quasares– Son radiofuentes extremadamente pequeños, muy lejanos, luminosos y compactos. Se consideran

núcleos de galaxias jóvenes a una distancia de 2000-4000 m.a.l. y que se alejan a una enorme velocidad (se considera que están como en los extremos del universo). Contradice un universo que no varía.

• Proporción H/He– En la explosión, la E materia átomos más sencillos. La proporción debería ser 75 % de H, 25 % He Es la que hay

en todas las galaxias (los demás elementos no llegan al 1%). – Esto permite deducir un origen común de las galaxias, a partir de un momento: el big bang,

• Radiación de fondo – Explosión, enormes T, se va enfriando primero en los límites del universo. A esas T la radiación que emiten los cuerpos no

luminosos es prácticamente indetectable. – Unos científicos detectaron un zumbido de microondas que proviene de cualquier punto del cielo. – El Big Bang concluye que esa es la radiación de fondo, correspondiente a cuerpos negros a 2,63 ºK , considerándola

como el eco, los vestigios, de aquella gran explosión inicial. Con ella se ha deducido la antigüedad del universo (unos 13700 ma) y de las primeras galaxias (unos 200 ma)

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El Sol

• Las primeras estrellas debieron formarse pronto. Las más antiguas pueden tener 13.000 m.a. , formándose en un universo “joven” de unos 700 m.a.

• El Sol es mucho más joven. – Unos 5.000 m.a. – La tasa de E termonuclear

que se calcula le queda, permite suponer que puede vivir otros 5000 m.a. Es decir, es una estrella que está en su edad media, lo cual lo corrobora tb su color: azul, amarillo, rojo.

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El futuro del Universo

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El futuro del universo depende de la llamada densidad crítica , es decir de la densidad material mínima para formar átomos.

En 2003 el telescopio Boomerang determinó que la densidad del universo coincide con la crítica, por lo que la expansión del universo seguiría indefinidamente.

El descubrimiento de la energía oscura, responsable de la aceleración de la expansión del universo, ha planteado un nuevo escenario para el destino futuro del universo. Las fuerzas repulsivas, superiores a la fuerza de la gravedad, producirían una expansión tan acelerada que en un instante el universo volaría en pedazos y se produciría el desgarramiento de todo cuanto conocemos. Es lo que se llama el big rip.

…

Estos datos harían inviable la evolución de un universo cerrado, en el que de forma reiterada y periódica el universo se contraería hasta llegar a un nuevo universo en expansión (big crunch). Las sucesivas explosiones y contracciones, llamadas pulsaciones, se repetirían eternamente. Es el llamado universo pulsante.

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