TALLER EL UNIVERSO Y SUS ELEMENTOS

Taller  el universo y sus elementos


   EL UNIVERSO

Más de 20.000 años atrás, para los primeros seres humanos, seguramente el cielo estaba lleno de misterios. 


Es muy probable que, al tratar de develarlos, los humanos hayan relacionado situaciones de la vida diaria en la Tierra con algunos fenómenos climáticos.


Por ejemplo, los animales de caza se agrupan y siguen el mismo recorrido para refugiarse antes de que se produzcan fuertes tormentas de viento y lluvia. 


Por otro lado, deben haber percibido que algunos de los fenómenos observables en el cielo son de aparición variable, como las nubes, los vientos y las lluvias.


En cambio, otros se repiten regularmente como la salida del Sol y la Luna, la alternancia del día y la noche y las estaciones del año. 


Aquellos habitantes de la Tierra necesitaban cazar o cosechar frutos para su subsistencia, por lo tanto, deben haberse formulado preguntas como ¿cuándo lloverá? ¿Cuándo volverán a aparecer los frutos? ¿Cuándo pasarán las presas de caza?


El interés por comprender el Universo provino de la necesidad de responder a cuestiones de la vida cotidiana. Así nació la ciencia que lo estudia, que es la más antigua: la Astronomía.

Con el tiempo, los humanos se preguntaron, por ejemplo, de qué están hechos los planetas; por qué brillan las estrellas; si el Universo fue siempre igual. 


Las primeras explicaciones estuvieron asociadas a relatos y creencias religiosas y, luego, fueron más precisas.


Más tarde perfeccionaron los instrumentos de medición, como telescopios y satélites espaciales, y así mejoraron el conocimiento de las estrellas, de los planetas y de sus satélites. Sin embargo, no todos los interrogantes tienen su respuesta.


Por ejemplo, todavía los científicos no saben con certeza cómo se originó el Universo.


El origen del Universo

Se calcula que el Universo se originó hace 15.000 millones de años. Existen diferentes ideas acerca de cómo se produjo este comienzo. 
La más aceptada es la teoría de Big-Bang o gran explosión. Esta teoría supone que toda la materia estaba concentrada en un lugar sumamente pequeño del espacio y explotó. 
Como consecuencia de esa explosión, la materia se dispersó. Las primeras estrellas y galaxias se formaron por choques y unión de la materia dispersa en algunos lugares del espacio. Los astrónomos siguen estudiando esta idea. 
En 1929, un astrónomo estadounidense, Edwin Hubble, descubrió que las galaxias se alejan unas de otras.
Según la explicación de Hubble, después de la gran explosión, el Universo inició un proceso de expansión que aún continúa. 
En 1936, otro astrónomo estadounidense, Richard Tolman, sostuvo que la expansión del Universo seguirá hasta un cierto límite, a partir del cual comenzará a contraerse. 
Millones de años después, llegado a un límite de la contracción, comenzará a expandirse nuevamente. Según este astrónomo, el Universo alternará así períodos de expansión con períodos de contracción.

Teorías sobre la estructura del Universo 


La mayoría de culturas han creado sus propias teorías sobre la estructura y la formación del universo. Sin embargo, durante siglos, permanecieron dos grandes teorías: la antropocéntrica y la heliocéntrica.


La teoría del big bang o gran explosión 


La teoría de mayor aceptación en el mundo científico fue propuesta por el físico ruso Alexander Friedman (1888–1925) y por el astrónomo belga George Lemaitre (1894–1966) y se conoce como la teoría del big bang o de la gran explosión


Según esta, el universo se formó hace aproximadamente 14 000 millones de años, cuando toda la materia estaba en un solo lugar del espacio. 


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En un momento determinado, las altas presiones y temperaturas provocaron una explosión que hizo que la materia y la energía se proyectaran en todas direcciones. Después, la materia se reagrupó y creó las primeras galaxias y las estrellas. 


En la última etapa se originó el Sistema Solar. Primero se formó el Sol y millones de años después los planetas, entre ellos la Tierra.  Las ideas básicas de la teoría son:


Tiempo cero. Hubo un momento inicial en el que toda la materia y la energía estarían concentradas en un punto inicial o tiempo cero. Probablemente este tiempo cero ocurrió hace 15 000 millones de años. 


Inflación. Al producirse la gran explosión, de forma súbita el Universo multiplicó extraordinariamente su tamaño. 


En los instantes iniciales de esta inflación no existía la materia como la conocemos, tan solo partículas subatómicas libres (protones, neutrones y electrones) y radiación, conocida como radiación primordial. Posteriormente, se formaron los primeros átomos de hidrógeno y helio.


Formación de galaxias. Doscientos millones de años después de la gran explosión ya se habían formado las primeras galaxias, con sus nebulosas y estrellas. 


En ellas, solo había hidrógeno y helio pero en los núcleos de aquellas estrellas, a enormes temperaturas, estaban empezando a formarse otros elementos más pesados, como por ejemplo, el carbono.


Formación de elementos pesados. Algunos de estos elementos más pesados como el calcio o el hierro, requerirían las condiciones que desencadenarían las supernovas o explosiones estelares, que los esparcirían por el espacio. 


Los elementos que componen nuestro cuerpo, como el carbono, el oxígeno, el nitrógeno, el calcio o el hierro se formaron así. Por eso suele decirse que “somos polvo de estrellas”.


La teoría del universo pulsante u oscilante 


Esta teoría, conocida también como gran rebote, fue propuesta por el físico norteamericano Richard Tolman (1881–1948). 


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Establece que las galaxias dejarán de alejarse cuando se termine el impulso inicial de la gran explosión; luego, se atraerán por la acción de su propia fuerza de gravedad, lo que causará una contracción del universo


Entonces, las galaxias formarán una sola masa de alta densidad que nuevamente explotará, e iniciará una nueva fase de explosión – expansión – concentración.



La teoría de la creación continua o del universo estacionario

 

A mediados del siglo XX, el cosmólogo inglés Edward Arthur Milne (1896–1950) afirmó que el universo no tiene inicio ni final, porque la materia interestelar siempre ha existido


Además, que se destruye en algunas partes del universo pero se reconstruye en otras; por lo tanto, el estado general del cosmos permanece estacionario


El Universo está compuesto por un gran número de formas y cuerpos celestes, como galaxias, estrellas, nebulosas y materia oscura.


Elementos del universo 

Las galaxias 


Son el conjunto de miles de millones de estrellas. Existen unos 80 000 millones de galaxias, generalmente agrupadas en cúmulos de galaxias. 


La Vía Láctea forma parte del cúmulo de Virgo que contiene unas 2 000 galaxias. Atendiendo a su forma, las galaxias se clasifican en espirales, elípticas o irregulares.


Las estrellas 


Son cuerpos celestes compuesto por helio e hidrógeno, que producen su propia energía y generan gran luminosidad. Así, una estrella de masa media, como el Sol, tiene una existencia de unos 10 000 millones de años. 


La energía generada en una estrella resulta de las reacciones termonucleares que transforman el hidrógeno en helio. 


Cuando ha agotado su hidrógeno comienza a consumir helio, la estrella incrementa su tamaño y se convierte en una gigante roja. Una vez agotado el helio, se encoge y se transforma en una enana blanca con un tamaño similar a la Tierra


Por el contrario, si la estrella contiene una mayor masa que el Sol, consumirá su hidrógeno con mucha mayor rapidez alcanzando temperaturas más elevadas, que le proporcionarán una luminosidad miles de veces superior a la del Sol. 


Una estrella de este tipo, tras la fase de gigante roja concluye su vida con una gran explosión o supernova, que emite enormes cantidades de luz y otras radiaciones, para luego apagarse definitivamente.


Las nebulosas 


Son masas de polvo y gas interestelar. Se consideran “cunas de estrellas” porque a partir de los materiales que las constituyen se originan las estrellas. 


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Pueden resultar más o menos visibles desde Tierra, teniendo en cuenta la densidad que tengan o la presencia en ellas, de estrellas en formación.

La materia oscura 


Con frecuencia, los astrónomos descubren la presencia de un objeto por los efectos producidos por la gravedad de éste sobre otro cercano, aunque no lo vean. 


Ese es el método que habitualmente utilizan para detectar planetas extrasolares, es decir, que están fuera del sistema solar. 


Pues bien, la materia visible, la que compone las estrellas, nebulosas y el polvo interestelar, constituye menos del 10% de la masa total de la galaxia. 


El resto se ha denominado materia oscura y energía oscura, y su naturaleza constituye uno de los grandes misterios que la ciencia intenta descifrar.



La Vía Láctea


Recibe este nombre gracias al color de la luz que emite. Tiene forma de espiral y es un inmenso disco giratorio que reúne estrellas, gas y polvo cósmico.


Su centro, conocido como prominencia central, se caracteriza por ser bastante brillante y estar compuesto por una densa esfera de estrellas viejas.


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Alrededor de este centro, millones de estrellas más jóvenes se concentran en varios brazos en forma de espiral. Nuestro sistema solar se encuentra respecto al centro de la galaxia a una distancia de 30 mil años luz, ubicado en el brazo de Orión


El tamaño de la Vía Láctea es casi inimaginable: la estrella más lejana está a 100 000 años luz del Sol, pese a que su extensión es normal entre las millones de galaxias del Universo. 

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