El origen del Universo

EL ORIGEN DEL UNIVERSO
LOS PRIMEROS ASTRÓNOMOS
• Se dieron cuenta de que en el cielo está escrito un gran calendario que ayudaba a predecir las
estaciones (agricultura, caza) y permitía orientarse en la navegación.
• Los egipcios poseyeron un calendario que les permitía anticipar las crecidas del Nilo y hacer la siembra.
• Los babilonios hace 9000 años, establecen las bases de la astronomía:
•
Movimientos luna y Sol
•
Sistema sexagesimal (360º)
•
Zodiaco y calendario
LOS PRIMEROS ASTRÓNOMOS. LA CULTURA GRIEGA
• La cultura griega estableció los fundamentos físicos y matemáticos de la moderna astronomía
• ARISTÓTELES (384-322 a.C.): Universo geocéntrico, donde la Tierra ocupa el centro y el Sol, la luna los
planetas y las estrellas giran a su alrededor.
• ARISTARCO DE SAMOS (310-230 a.C.): Universo heliocéntrico, el Sol ocupa el centro y la Tierra y demás
planetas giran a su alrededor.
• ERATÓSTENES (276-194 a.C.): Establece la esfericidad de la Tierra y calcula, con gran precisión su radio y
su perímetro.
MODELO GEOCÉNTRICO
LOS PRIMEROS ASTRÓNOMOS. EDAD MEDIA
• PTOLOMEO (100-170 d.C.): Modelo geocéntrico, en su magna obra el almagesto, crea un instrumento
matemático que predecía el movimiento aparente de los planetas alrededor de la Tierra. Estos salen por
el este y se ponen por el oeste.
• NICOLÁS COPERNICO (1473-1543) en base a sólidos cálculos matemáticos restablece el modelo
heliocéntrico. Por miedo sólo los publica poco antes de su muerte.
• KEPLER (1571-1630) descubre que, al contrario de lo que propone Copérnico, las órbitas de los planetas
son elípticas.
• GALILEO GALILEI (1564-1642) se reafirma en el modelo heliocéntrico y el método científico como única
herramienta válida para la investigación. Fue obligado a abjurar ´públicamente.
• ISAAC NEWTON (1667) Teoría de la gravitación universal, explica la causa de los movimientos de los
astros.
MODELO HELIOCÉNTRICO
LA COSMOLOGÍA MODERNA
• La COSMOLOGÍA estudia la estructura, el origen y el desarrollo de la totalidad del Universo, el cosmos.
• La ASTRONOMÍA los diferentes cuerpos (astros) del Universo
• La ASTROFÍSICA es una parte de la astronomía que aplica las leyes de la física para estudiar la naturaleza
de los astros y su comportamiento. Estudia la composición, estructura y evolución de los astros.
• Estas ciencias se basan en modelos matemáticos que son ecuaciones que permiten describir sistemas
físicos, predecir propiedades, etc.
CONTEXTO HISTÓRICO
1915
Albert Einstein: en su teoría general de la relatividad proporciona un modelo
matemático de un Universo eterno y estático
1922
Alexander Friedmann: Examina las ecuaciones de Einstein y suprimiendo la constante
cosmológica propone el modelo de Universo en expansión
1927
George Lemaître: físico y sacerdote propone el modelo del átomo primordial que
contiene toda la materia y la energía de la cual se forma el Universo
Edwin Hubble: demuestra experimentalmente la expansión del Universo.
1929
George Gamow: y colaboradores, elaboran el modelo cosmológico del Big Bang
1948
1948
Fred Hoyle: y Heman Bondi, proponen el modelo cosmológico del estado estacionario,
admiten la expansión, pero conciben un Universo infinito que no tiene un principio
definido
MODELOS DEL UNIVERSO
• MODELO DEL UNIVERSO ESTÁTICO E INFINITO: En 1917 Einstein expone su teoría de la relatividad
general. Esta teoría proponía un Universo en expansión pero introduce la variable cosmológica para
obligar a su modelo a permanecer estático.
• MODELO DEL UNIVERSO DINÁMICO Y FINITO. EL BIG-BANG: 1929 Hubble demuestra que las galaxias se
alejan, lo que implica un momento inicial en el que todas estaban juntas: modelo cosmológico del BigBang o Gran Explosión (1948 George Gamow).
• MODELO DEL UNIVERSO DINÁMICO E INFINITO. 1948 Hoyle propone un modelo alternativo, modelo
cosmológico del estado estacionario. Admite la expansión pero supone un Universo infinito sin principio
ni fin.
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
• Edwin Hubble en 1924 descubre otras galaxias y en 1929 que estas se alejan unas de otras.
•
La ley de Hubble dice que la velocidad de alejamiento es directamente proporcional a su distancia
v = H0 · D
• UNIDADES ASTRONÓMICAS
•
1 a.l. (Año luz) = 9,46 · 1012 km
•
1 u.a. (Unidad astronómica) = 150 · 106 km
•
1 parsec = 3,26 a.l.
EL BIG-BANG: LA GRAN EXPLOSIÓN
• Georges Lemaitre 1927, propone la teoría y George Gamow (1948) la desarrolla:
•
En un instante t=0 hace 13.700 m.a. la materia, las 4 fuerzas, la energía, el espacio, el tiempo y el vacío se
encontraban bajo la forma de una singularidad: un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, el átomo
primigenio.
•
Al producirse la gran explosión, la energía fue alejándose en todas direcciones y se fue transformando en
materia. A la vez que se formó la materia, se originó el espacio y el tiempo.
•
Se formaron subpartículas atómicas y posteriormente los primeros átomos más sencillos: hidrógeno y helio.
•
A medida que el Universo se expandía, fue descendiendo su temperatura. La materia diseminada se fue
condensando surgiendo todas las estructuras astronómicas: nebulosas, galaxias, estrellas, planetas, …
•
En las estrellas, a partir de hidrógeno y helio mediante procesos de fusión, fueron apareciendo el resto de los
elementos químicos.
LAS 4 FUERZAS O INTERACCIONES
• Fuerza nuclear fuerte: mantiene unidos a los quark que forman a los neutrones y protones y a estos entre sí.
• Fuerza electromagnética: puede ser positiva o negativa, así dos partículas de cargas opuestas se atraen y del mismo
signo se repelen. Permite la formación de los átomos con partículas (+ protones) y partículas (- electrones). Tiene
que ver con fenómenos como la propagación de la luz, la radio, la TV.
• Fuerza nuclear débil: se manifiesta en los fenómenos radioactivos, es decir provoca la desintegración de partículas y
núcleos atómicos.
• Fuerza gravitatoria: Se refiere a la atracción que ejercen las partículas entre sí.
• Antimateria: si la materia está formada por partículas, la antimateria la forman antipartículas así un
positrón (antielectrón o electrón positivo) y un antiprotón (protón negativo) podrían formar un átomo
de antimateria. El contacto entre ambas supone su aniquilación y la producción de fotones de alta
energía.
• El Universo observado actualmente está formado principalmente por partículas, y no antipartículas, y se
desconoce por que no se han encontrado grandes estructuras de antimateria en el Universo.
• El coste de producción de antimateria es elevadísimo y sus posibles aplicaciones aún son limitadas
debido a la dificultad de su manipulación
• materia oscura a la hipotética materia que no emite suficiente radiación electromagnética para ser
detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se puede deducir a partir de los
efectos gravitacionales que causa en la materia visible
• No emite ni absorbe radiación electromagnética. Según los científicos la materia oscura constituye el
esqueleto conde se engarzan los racimos de galaxias, de materia ordinaria visible, que forman el
Universo
• La energía oscura es una forma de materia o energía que estaría presente en todo el espacio,
produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del Universo, resultando en una fuerza
gravitacional repulsiva. Considerar la existencia de la energía oscura es la manera más frecuente de
explicar las observaciones recientes de que el Universo parece estar en expansión acelerada.
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
• Los 100.000 millones de galaxias que componen el Universo se reúnen en enjambres denominados
cúmulos que a su vez forma supercúmulos y estos se agrupan formando filamentos. Todo esto le da un
aspecto esponjoso donde los filamentos forman las paredes de burbujas que contienen materia oscura.