MATERIA Y UNIVERSO

UNIDAD 02: EL ORIGEN DEL

UNIVERSO Y LA VIDA

La observacin de un cielo estrellado, el movimiento de las estrellasdurante la noche y la salida y la puesta del Sol cada da han llevado alos seres humanos de todas las culturas a intentar saber cmo hansurgido los cuerpos celestes.

Tambin se han planteado cmo surgi la vida en nuestro planeta ycmo se originaron los primeros seres vivos.

Tanto desde las religiones, como desde la filosofa y la ciencia, se haintentado dar respuesta a estas cuestiones.

En los ltimos aos los cientficos han aportado muchos datos sobrecmo y cundo se origin el universo y la vida sobre la Tierra.

INTRODUCCIN

EL UNIVERSO

El universo o cosmos es el conjunto de toda lamateria y energa existente y el espacio en el quese encuentran. La parte que podemos observar odeducir de l se denomina universo observable.

Materia, energa, espacio y tiempo, todo lo queexiste forma parte del Universo.

COSMOLOGA

La Cosmologa se ocupa cientficamente de aspectos como la composicin del Universo, su estructura, forma, origen, evolucin y destino final. Para ello, se sirve de la observacin astronmica y el conocimiento cientfico. Otras ciencias como la Astronoma, la Fsica y las Matemticas son de gran utilidad para la Cosmologa. Los avances tecnolgicos son fundamentales en el desarrollo de la Cosmologa moderna.

La Cosmologa moderna comienza hacia el ao 1700. Entonces se plantea la idea de que todas las estrellas de la Va Lctea forman una agrupacin en medio de un Universo mucho mayor. Antes, se crea que nuestra galaxia era todo el Universo.

En el s. XX la Cosmologa est marcada por dos grandes avances: la teora de la relatividad de Einstein, y la teora inflacionaria. La relatividad unifica el espacio, el tiempo y la gravedad, y cambia la visin del tejido del Universo. La teora inflacionaria plantea que el espacio se expandi rapidsimamente despus del Big Bang.

Hoy, el estudio de la Cosmologa se centra en la Fsica de Partculas. El principal instrumento de la Cosmologa actual no son los telescopios, sino los grandes aceleradores de partculas. Buscan partculas que ayuden a resolver misterios como la composicin de la materia oscura, qu pas en los primeros momentos del Universo, o si existen otras dimensiones que no vemos.

ANTIGEDAD DEL UNIVERSO

Se ha calculado que el universo tiene una antigedad de 13 700 millones de aos.

Para que nos hiciramos una idea, Carl Sagan propuso la siguiente

Comparacin: si los 13 700 millones de aos transcurrieran en un solo ao, la antigedad de los acontecimientos ms importantes de la historia sera la siguiente:

El descubrimiento de Amrica (hace unos 500 aos) habra ocurrido hace solo 1 s.

El nacimiento de Jesucristo (hace unos 2 000 aos) se habra producido hace solo 4 s.

El principio del imperio egipcio de los faraones (hace unos 5 000 aos) habra sucedido hace 10 s.

La aparicin de nuestra especie, el Homo sapiens (hace unos 300 000 aos), se habra producido hace solo 10 min.

Para medir el universo se utiliza una unidad denominada ao

luz, que corresponde al espacio recorrido por la luz en un ao.

La velocidad de la luz es 300 000 km/s. A esta velocidad, en un

ao se recorre una gran cantidad de kilmetros:

300 000 km x 60 s x 60 min x 24 h 3 x 365,25 das Para ir

desde la Tierra al extremo del universo observable se deberan

recorrer 46 500 millones de aos luz. Dicho de otro modo, a la

velocidad de la luz se tardaran 46 500 millones de aos en

llegar.

DIMENSIONES DEL UNIVERSO

Galaxia: Todo el conjunto de astros que forman la va lactea.

Hipergalaxia: Es un conjunto de galaxias.

Estrella: Cuerpo celeste con luz propia.

Planeta: Cuerpo celeste que no tiene luz propia y gira al rededor de una estrella.

Cometa: Cuerpo celeste formado por un ncleo poco denso y una cauda o cola que refleja la luz del sol.

Asteroide: Es un cuerpo rocoso, carbonceo o metlico ms pequeo que un planeta y que orbita alrededor del Sol.

Quasar: Objeto de apariencia estelar que emite radiaciones electromagneticas y se aleja de nosotros a gran velocidad.

Meteorito: Roca csmica que cae sobre la tierra.

Satlite: Cuerpo celeste opaco que gira alrededor de la tierra.

ELEMENTOS DEL UNIVERSO

ELEMENTOS DEL UNIVERSO

Nebulosa: Nube de materia csmica que al concentrarse da origen a una estrella o a un enjambre de estas.

Cmulo: Es un grupo de estrellas atradas entre s por su gravedad mutua. La clasificacin tradicional incluye dos tipos de cmulos estelares: cumulosglobulares y cumulos abiertos.

Pulsar: Estrella de neutrones muy compacta y brillante que emite radiacin intensa a intervalos regulares.

Agujero Negro: es una regin del espacio-tiempo provocada por una gran concentracin de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partcula ni la energa, por ejemplo la luz, puede escapar de dicha regin.

AGUJEROS NEGROS

Un agujero negro es un cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan grande que ni siquiera la luz puede escapar a su radio de accin, razn por la cual se denominan "negros".

Podemos diferenciar tres partes fundamentales en un agujero negro:

-La rbita, que constituye el exterior del agujero negro. En ella se encuentra toda la materia que debido a la inmensa fuerza de gravedad, ser engullida sin remedio por el agujero. Actualmente no se sabe donde va a parar esta materia.

-El horizonte de sucesos, que es una especie de frontera esfrica permeable a la materia y la luz pero no la deja escapar.

-La singularidad, que es la parte final del agujero negro.

ELEMENTOS DEL ESPACIO

Los planetas son cuerpos que giran en torno a una estrella.En nuestro Sistema Solar hay 8 planetas: Mercurio, Venus,Tierra, Marte, Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno

LAS GALAXIAS

Una galaxia es un imenso conjunto de estrellas,gases y polvo.El universo est formado por centenares de miles de millones de ellas.

Los astros que forman una galaxia estn en continuo movimiento debido a las fuerzas de atraccin que existen entre unos y otros. As mismo, la propia galaxia gira sobre s misma. El mayor nmero de estrellas se concentran en el ncleo de la galaxia.

El Sistema Solar pertenece a la galaxia denominada Va Lctea.

Existen tres tipos de galaxias:

-Elpticas.Es la forma que tienen la mayora de las galaxias,podemos comparar su forma con la de un meln.

-Espirales.Son menos frecuentes que las elpticas,aunque tienen muchas ms estrellas.Normalmente constan de un ncleo abultado del que salen dos brazos en forma de espiral.

-Espirales barradas.Este tipo de galaxias son similares a las espirales normales aunque presentan en ncleo estirado en forma de "barra".

GALAXIA ELPTICA GALAXIA ESPIRAL

GALAXIAS ACTIVAS

Casi todas las galaxias tienen un agujero negro en su centro. Mientras el agujero negro est activo, atrapa y engulle toda la materia que le rodea, como un remolino. Cuando ya no tiene capacidad para engullir ms, la materia contina girando en torno a l, pero ya no cae dentro. Las galaxias cuyo agujero negro an est activo se llaman galaxias activas.

Las galaxias activas se distinguen por su forma y por la gran cantidad de radiacin que emiten. El agujero negro del ncleo est rodeado de un brillante disco de materia, polvo y gas muy calientes. Se llama disco de acrecin, y gira en espiral mientras emite radiacin de alta energa. Desde los polos, el agujero negro lanza al espacio enormes chorros de partculas, que pueden medir miles de aos luz de longitud.

La Va Lctea tambin fue una galaxia activa en el pasado.

Tipos de galaxias activas

Se conocen cuatro tipos de galaxias activas: los qusares, los blazares, las radiogalaxias y las galaxias Seyfert.

Los qusares y los blazares son los objetos ms lejanos y de mayor energa que se conocen. Estn a miles de millones de aos luz de la Tierra. Los vemos tal y como eran en el pasado, cuando las galaxias an se estaban formando. Son los objetos ms brillantes del Universo, aunque estn tan lejos que su luz nos llega muy dbilmente. Casi todas las galaxias activas que se conocen son qusares.

GALAXIAS CERCANAS MS IMPORTANTES

Galaxia Distancia (aos luz) Dimetro (aos luz)

SagDEG 88.000 10.000

Gran Nube de Magallanes 170.000 20.000

Pequea Nube de Magallanes 210.000 15.000

Escultor 300.000 5.000

Leo 750.000 4.000

Andrmeda 2.500.000 250.000

Tringulo 3.000.000 50.000

La Va Lctea es nuestra galaxia, es decir,la galaxia

que contiene al Sistema Solar, y al Planeta Tierra. Su

extensin es de unos 100.000 aos luz y tiene forma

de espiral con varios "brazos" que se enroscan hacia

un ncleo de unos 10.000 aos luz de dimetro.Es en

este ncleo donde se concentra ms estrellas.As

mismo,en los ltimos aos se han realizado estudios

que han determinado la existencia de un enorma

agujero negro en el centro de la Va Lctea.

Vista desde la Tierra, nuestra galaxia presenta el

aspecto de una franja blanquecina .Se estima que el

nmero de estrellas que la forman es de unos 100.000

millones de las cuales,la mayor parte son las enanas

azules y las gigantes rojas.

La Va Lctea

Son cuerpos celestes muy lejanos que emiten

una cantidad de energa.El tipo de radiacin que

emiten es similar al de las estrellas.

Algunos qusares se encuentran a 10.000

millones de aos luz de nuestro planeta, lo que

singnifica que tienen casi tanta antiguedad

como el propio Universo. Su energa es tan

grande que equivale en algunos casos a la

energa de 2.000 galaxias, siendo 60.000 veces

ms brillantes que la Va Lctea.

Qusares

El cosmos parece estar lleno de dos constituyentes invisibles: la materia oscura

y la energa oscura, cuya existencia ha sido propuesta solamente sobre la base de

sus efectos gravitatorios sobre la materia y energa ordinarias.

Materia oscura: Materia que existe en el espacio, pero que no es visible para nosotros porque no emite radiacin como para observarla.

Energa oscura: es una especie de antigravedad (repulsin) que impulsa al cosmos, y estcaracterizada por tener una presin negativa.

La material visible: la conforman las estrellas, los asteroids, los planetas, el polvo csmico, los eslusivos neutrinos, el helio, el hidrgeno y todo lo que podemos observar.

COMPOSICIN DEL UNIVERSO

Esta sustancia ha sido medida indirectamente en todas las galaxias en el Cosmos. Los investigadores se dieron cuenta de su existencia porque algo, que no es la fuerza de la gravedad, se encarga de mantener a las galaxias en una rotacin regular por el Cosmos.Sin esta materia, todas las galaxias, incluyendo la nuestra, estuvieran volando sin rumbo por el espacio. Tambin existe el misterio de una energa oscura, cuya funcin parece ser incrementar la velocidad entre las galaxias, expandiendo al Universo y separando a las galaxias unas de las otras.

EL ORIGEN DE LA MATERIA Y LA ENERGA OSCURA.

LA ENERGA OSCURA CONTRIBUYE CON APROXIMADAMENTE EL 75% DE TODA LA ENERGA DEL UNIVERSO, SEGUIDA POR LA MATERIA OSCURA Y LA MATERIA NORMAL. SOLAMENTE LA MATERIA NORMAL PUEDE SER DETECTADA DIRECTAMENTE CON LOS TELESCOPIOS, Y APROXIMADAMENTE EL 85% DE ELLA ES GAS CALIENTE INTERGALCTICO.

VIDA, UNIVERSO Y CONOCIMIENTO HUMANOQu tiene que ver la BIOLOGA (y la ASTROBIOLOGA) con la COSMOLOGA?

BIOSVida

LOGOSEstudio, Significado

COSMOSUniverso ordenado

Seres inteligentes y concientesformulan preguntas sobre:

El origen y la evolucin de la Vida, es decir, los procesos que han transformado

la materia en Vida y Conciencia

El origen y la evolucin del Universo como realidad fsica de la que somos parte

La vida surge como producto de determinadas condiciones ambientales y climticas, se adapta a ellas, evoluciona y se transforma.Por lo tanto existe una relacin muy estricta entre la VIDA, con sus manifestaciones y comportamientos, y el AMBIENTE.

Nuestro ambiente es la Tierra, que, a su vez, es parte de un universo mucho ms grande con el que interacciona y en el que podran existir otras formas de vida.

La Vida, terrestre o extraterrestre que sea, es parte del Cosmos, por lo que todas las preguntas desembocan en las fatdicas 3:

De dnde vinimos?Quines somos?Adnde vamos?

Estas son las eternas preguntas de la Humanidad sobre el sentido ltimo de la Existencia u Orden supremo de las Cosas.

Del medioambiente terrestre al medioambiente cosmolgicoPara buscar vida, hay que saber dnde buscarla, en otras palabras, hay que conocer su medioambiente que,

a gran escala, es el Universo mismo.Para entender el por qu buscamos vida, hay que conocer la historia que nos ha llevado

a la formulacin de nuestro actual modelo de Universo.