Teorías del origen del Universo

ORIGEN DEL UNIVERSO
Geografía Física
Prof. Alberto Pérez Rojas
CONTENIDO
Introducción
Teorías
del origen del Universo
– Corriente No Relativista o Contemporánea.
– Corriente Relativista.
Modelo de la Constante Expansión.
Modelo Oscilatorio.
Etapa planetesimal
Ningún panorama de nuestro planeta estaría
completo sin una breve reseña acerca del origen del
Universo y de nuestro Sistema Solar.
Dibujo artístico representando etapas tempranas de formación de nuestro Sistema Solar
con su protosol y protoplanetas.
Existe un Universo que parece tener una estructura
bien organizada y regida por leyes generales.
No podemos comprender totalmente la formación, la composición química ni la
evolución de nuestro planeta sin conocer su historia: el Universo es la cuna de
todos los elementos que forman la Tierra.
INTRODUCCIÓN
EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
Las teorías cosmológicas subsiguientes sugirieron la idea de que el Presente del
Universo es de naturaleza muy distinta a la de su Pasado y su Futuro.
A. Einstein
Desarrolló la teoría general de la relatividad (TGR)
en 1915.
Su estudio pronosticaba que el espacio se tenia que estar expandiendo o
contrayendo.
Cosmología
Teoría del origen, estructura y evolución del Universo como conjunto…
Las observaciones de las nebulosas distantes (galaxias) muestran que la luz que
de ellas recibimos es más roja que la de la materia similar en nuestra proximidad
inmediata.
Corrimiento hacia el rojo
La interpretación de este fenómeno por la Física corriente - efecto Doppler- es
que las nebulosas se alejan de nosotros, en retroceso, a velocidades
proporcionales a las magnitudes de sus corrimientos hacia el rojo.
En 1929 el astrónomo americano Edwing Hubble pudo establecer el hecho de que el
Universo está en expansión. Hubble midió las distancias a varias galaxias lejanas y también
midió los corrimientos hacia el rojo en sus espectros. Si interpretamos los corrimientos
hacia el rojo como efecto de la expansión del espacio nos encontramos con el resultado
asombroso que, en promedio, las galaxias se están alejando con velocidades que aumentan
proporcionalmente a la distancia que las separa de nosotros.
El Universo en expansión. Si se grafica la velocidad como una flecha con longitud proporcional a la
magnitud de la velocidad, un esquema de los resultados obtenidos por Hubble podría ser así:
Entre más alejada se encuentra una estrella, más débil será su brillo. El brillo aparente de
una estrella nos puede ayudar a saber qué tan lejos se halla. La luz que se observa de una
estrella no solamente es afectada por la distancia a la que se encuentra. Si la estrella se
mueve, también vamos a percibir cambios cualitativos en la luz que nos llega.
La distribución de las nebulosas parece ser, en gran escala,
idéntica en todas las direcciones del espacio.
Principio Cosmológico
En un
momento
dado, los
observadores
semejantes a
nosotros en
otras
nebulosas
contemplan la
misma
imagen del
Universo que
vemos.
Como dijo
Einstein,
«todos los
lugares del
Universo son
iguales».
En la TGR es el propio espacio el que se expande arrastrando consigo las
nebulosas –como el viento arrastra las hojas- y no que las nebulosas se mueven
alejándose unas de otras a través de un vacío pasivo e indiferente.
Retroceso de las nebulosas
Expansión del Universo
Teorías del origen del Universo
Las más conocidas son las que abogan por un Universo
estático o dinámico.
CORRIENTE NO RELATIVISTA O CONTEMPORÁNEA:
Teoría del Estado Estacionario. Aunque admite la creación,
afirma que el Universo se mantiene constante, sin variar en
esencia en espacio respecto del tiempo. Esto, que
probablemente fue la primera explicación "seria" (es decir:
fuera de creencias y religión) se tiene hoy en día descartada
y relegada al olvido.
El Universo estático de Einstein
no es estable. Una pequeña
perturbación pone el Universo
fuera del equilibrio.
Corriente relativista
Modelo de la constante expansión, en el
cual las Galaxias se van desvaneciendo cada vez
más y la densidad media de la materia en el
Universo disminuirá continuamente de la
siguiente manera:



Agrupación de la materia interestelar (polvo y
gas incandescente.
Creación de las Galaxias por contracción de la
materia bajo un gran campo magnético y
gravitacional.
Constante expansión y enfriamiento de las
Galaxias, asumiendo forma de disco.
Modelo Oscilatorio, donde la expansión
va menguando con bastante rapidez y
por último se transformará en una
contracción:
4.
5.
6.
7.
8.
Etapa del Presente o continua expansión.
Futuro y disminución de la expansión.
Etapa de pérdidas de energía y
destrucción de las Galaxias.
Muerte y desaparición de las Galaxias.
Consolidación o agrupación de la materia
cosmogónica.
Un día las nebulosas distantes se acercarán a la Tierra, en vez de
retroceder, y la luz procedentes de ellas aparecerá más violeta que la luz
terrestre correspondiente, en vez de más roja.
15000 m.a.
A BIGGER BANG
ROLLING STONES
En el comienzo
de la expansión
ciertas
magnitudes de
las ecuaciones
diferenciales se
hacen infinitas.
Tiempo
Singularidad matemática
La densidad se va haciendo mayor a medida que retrocedemos en el tiempo hacia la época
que se inicio la expansión. La densidad es infinita y las temperaturas muy elevadas;
tampoco se sabe lo que pudo ser el Universo antes de iniciarse la expansión.
Es razonable
suponer que
después del
periodo de
intenso calor,
las nebulosas,
incluida la
nuestra, se
formaran al
enfriarse el
Universo.
A. El nacimiento de nuestro Sistema
Solar inicio cuando una nube de
polvo y gases empezó a
colapsarse gravitacionalmente.
B. La nebulosa se contrajo en un
disco en rotación que se
calentaba gracias a la conversión
de la energía gravitacional en
energía térmica.
C. El enfriamiento de la nebulosa
provocó la condensación de
material rocoso y metálico en
pequeñas partículas sólidas.
D. Colisiones repetidas hicieron que
las partículas del tamaño del
polvo se unieran de una manera
gradual hasta formar cuerpos del
tamaño de un asteroide.
E. En un período de unos pocos
millones de años estos cuerpos
formaron planetas.
Formación del Sistema Solar
La Nebulosa Solar tuvo su rápida contracción hace aproximadamente 5
mil m.a.
La formación completa de los planetas se realizó entre 4700 y
4500 m.a., edad que se le asigna al Planeta Tierra.
Imagen que muestra la figura de un humanoide en Marte
De acuerdo a la NASA (National Aeronautic and Space Administration) es una
roca a la que el viento le ha dado una forma caprichosa.
Teorías del origen del Universo

Casi toda la comunidad científica que
apoya la teoría de un único Universo cree
firmemente en lo dinámico del mismo. Así
mismo dentro de este conjunto podríamos
encontrar cuatro grandes movimientos:
1.
Uno de ellos afirma que con el Big Bang* se inicio un movimiento
de dilatación espacial que, dado el despreciable rozamiento del
"vació" (aunque hoy en día sepamos que de vació, nada de nada)
continua ilimitadamente. Es decir, esta primera teoría afirma que
el universo se expande ilimitadamente.
2.
Una siguiente opción aboga por la inclusión del rozamiento en el
espacio, que aunque ínfimo existe. Así pues afirma que el
universo se expande a gran velocidad aunque cada vez un poco
(muy poco) mas lentamente. De este modo llegara un momento
en que se detenga y se mantenga estable aunque ese instante
aun no haya llegado.
3.
Una teoría que partiría de la anterior es la que no solo afirma que
el universo llegara a detenerse por la causa del ínfimo
rozamiento, sino que además, lo hará por la misma gravedad de
los planetas y estrellas de su interior. De este modo, por acción
de la fuerza gravitatoria, una vez que se haya detenido
comenzara un movimiento de contracción hasta implotar sobre si
mismo.
4. La ultima gran teoría sobre la naturaleza del universo vuelve a ser
una nueva vuelta de tuerca de la anterior y tal vez sea la mas
completa de todas. Mantiene la idea de la expansión hasta que el
rozamiento y la gravedad inviertan este movimiento para convertirlo
en compresión. Sin embargo, en lugar de sugerir una implosión
(para mi criterio poco verosímil) concluye con una nueva
acumulación de energía y masa puntual que diese lugar a un nuevo
Big Bang. Entendiendo así este fenómeno de creación y destrucción
del Universo como periódico. Así es posible que no estuviésemos en
el primer universo sino que ya fuese un segundo, cuarto, vigésimo
tercero o el que fuese.