Origen del Universo. - Profesor JG Calleja

Colegio Marista San José - Ampliación de Biología y Geología
Tema 1: El universo y el sistema solar.
Origen del Universo.
Teoría del Big Bang
De acuerdo a la teoría del Big Bang (gran explosión), nuestro universo entero apareció
repentinamente cuando un solo punto, más pequeño y más caliente de lo que podemos
imaginar, estalló con una tremenda potencia.
La teoría del big bang está relacionada con un universo en expansión.
En los años 20, Edwin Hubble descubrió que hay millones de galaxias en el universo y que
éstas están alejándose de nosotros a velocidades enormes, a su vez galaxias más lejanas se
alejaban de nosotros con más rapidez, y las galaxias próximas se alejaban mucho más
lentamente.
La edad del Universo es de aproximadamente diez o veinte mil millones de años.
Esto se esperaría ver si el universo hubiera comenzado en una explosión. Los fragmentos
expulsados a más velocidad por la explosión habrían tenido tiempo de alejarse más en el
espacio que los fragmentos más lentos.
Hubble descubrió que la razón entre la distancia y la velocidad de una galaxia es constante,
este valor se conoce como la constante de Hubble. Esto significaba que en el pasado, en el
comienzo, todas las galaxias del universo estaban amontonadas en el mismo lugar al mismo
tiempo.
Los científicos calcularon el tiempo que debían haber necesitado las galaxias para llegar a su
posición actual, calculando que la edad del universo está entre ocho y doce mil millones de
años.
Luego de la “explosión” se formaron los quarks y leptones, las unidades constituyentes de las
partículas elementales. Además, la única fuerza unificada original se separó en las cuatro
fuerzas que hoy conocemos: gravedad, electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y
débil.
Y esto fue sólo en la primera diezmilmillonésima de segundo. Las siguientes en formarse
fueron las propias partículas, incluyendo los protones, los neutrones y los electrones.
Luego se formaron los primeros núcleos a partir de protones y neutrones; y luego los núcleos y
los electrones sueltos se mezclaron en un gas llamado plasma.
Finalmente, los electrones, los neutrones y los protones se unieron en átomos, los familiares
bloques constituyentes del mundo tal como hoy los conocemos.
En un instante, este «material» se había expandido hasta proporciones cósmicas.
Formación de núcleos y átomos .
Desde ese momento hasta aproximadamente cuatro minutos después del principio tuvieron
lugar una serie de reacciones nucleares que convirtieron algunos de los protones (núcleos de
hidrógeno) y núcleos de deuterio en núcleos de helio (cada uno con dos protones y dos
neutrones), junto con trazas de otros núcleos ligeros, en un proceso conocido como
nucleosíntesis.
Sólo algo menos del 25% del material nuclear terminó en forma de helio, y el resto (salvo una
fracción de un 1%) en forma de hidrógeno. No obstante, la temperatura aún era demasiado
alta para que estos núcleos pudieran capturar electrones y formar átomos estables.
Algo más de 30 minutos después del principio, la temperatura del Universo era de 300
millones de grados.
Los núcleos de hidrógeno y helio, con carga positiva, coexistían con electrones libres (de
carga negativa); debido a su carga eléctrica, tanto los núcleos como los electrones seguían
interaccionando con los fotones. La materia se encontraba en un estado denominado plasma,
similar al estado de la materia que existe en la actualidad en el interior del Sol.
Esta actividad prosiguió durante unos 300.000 años, hasta que el Universo en expansión se
enfrió hasta la temperatura que existe hoy en la superficie del Sol, unos 6.000 ºC.
Esa temperatura era suficientemente fría para que los núcleos empezaran a capturar
electrones y formar átomos.
Durante los 500.000 años siguientes, todos los electrones y núcleos se unieron de este modo
para formar átomos de hidrógeno y helio. Como los átomos son en su conjunto eléctricamente
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Tema 1: El universo y el sistema solar.
neutros, dejaron de interaccionar con la radiación. El Universo se hizo transparente por
primera vez, al poder pasar los fotones de radiación electromagnética junto a los átomos de
materia sin ser perturbados. Es esta radiación, enfriada ya hasta unos -270 ºC (3 K), la que
detectan los radiotelescopios como microondas de la radiación de fondo.
Esta radiación no ha interaccionado con la materia desde unos cientos de miles de años
después del principio, y todavía lleva la huella (en forma de ligeras diferencias en la
temperatura de radiación, según las distintas direcciones del cielo) de la distribución de la
materia en aquel tiempo.
Las estrellas y galaxias no pudieron empezar a formarse hasta aproximadamente un millón de
años después del principio, una vez que la materia y la radiación se ‘desacoplaran’ según se
ha descrito
La primera evidencia importante del big bang, descubierta en 1965, fue la existencia de una
radiación de microondas procedente del espacio profundo.
Si el universo nació a partir de un punto muy caliente y ha estado expandiéndose y
enfriándose desde entonces, ahora debería estar a una temperatura de aproximadamente 270 grados Celsius, precisamente la temperatura de la radiación de microondas de los cuerpos
celestes.
Las galaxias (galaxia del griego: leche) son agrupaciones de estrellas. La Vía Láctea, es una
galaxia en forma de espiral, el ella vivimos. Su diámetro aproximado de ochenta mil años luz
y contiene unos 10.000 millones de estrellas.
Fue vista por los griegos como un chorro de leche derramada en el cielo por la diosa Hera tras
negarse a que Hermes mamara de su seno. En 1924 Edwin Hubble demostró, que nuestra
galaxia no era única.
La galaxia más próxima es Andrómeda, visible por el humano a simple vista, pero situada a
2.400.000 años luz. La galaxia más lejana que conocemos es la 4C4 1.17, está a 12.000
millones de años luz.
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