EL UNIVERSO

El universo es la totalidad del espacio y del

tiempo, de todas las formas de la materia, la

energía y el impulso, las leyes y constantes

físicas que las gobiernan. Sin embargo, el

término también se utiliza en sentidos

contextuales ligeramente diferentes y alude a

conceptos

como cosmos, mundo o naturaleza.1

Observaciones astronómicas indican que el

universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12

millardos de años (entre 13 730 y 13 810

millones de años) y por lo menos 93.000

millones de años luz de

extensión.2 El evento que dio inicio al

universo se denomina Big Bang. Se

denomina Big-Bang a la singularidad que

creó el universo. Después del Big Bang, el

universo comenzó a expandirse para llegar a

su condición actual, y continúa haciéndolo.

Debido a que, según la teoría de la

relatividad especial, la materia no puede

moverse a una velocidad superior a

la velocidad de la luz, puede parecer

paradójico que dos objetos del universo

puedan haberse separado 93 mil millones de

años luz en un tiempo de únicamente 13 mil

millones de años; sin embargo, esta

separación no entra en conflicto con la teoría

de la relatividad general, ya que ésta sólo

afecta al movimiento en el espacio, pero no

al espacio mismo, que puede extenderse a

un ritmo superior, no limitado por la velocidad

de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden

separarse una de la otra más rápidamente

que la velocidad de la luz si es el espacio

entre ellas el que se dilata.

Mediciones sobre la distribución espacial y el

desplazamiento hacia el rojo (redshift) de

galaxias distantes, la radiación cósmica de

fondo de microondas, y los porcentajes

relativos de los elementos químicos más

ligeros, apoyan la teoría de la expansión del

espacio, y más en general, la teoría del Big

Bang, que propone que el universo en sí se

creó en un momento específico en el pasado.

Observaciones recientes han demostrado

que esta expansión se está acelerando, y

que la mayor parte de la materia y

la energía en el universo son las

denomindas materia oscuray energia oscura,

la materia ordinaria (barionica), solo

representaría algo más del 5% del

total3 (véanse materia oscura y energía

oscura).

Los experimentos sugieren que el universo

se ha regido por las mismas leyes físicas,

constantes a lo largo de su extensión e

historia. Es homogéneo e isotrópico. La

fuerza dominante en distancias cósmicas es

la gravedad, y la relatividad general es

actualmente la teoría más exacta para

describirla. Las otras tres fuerzas

fundamentales, y las partículas en las que

actúan, son descritas por el Modelo

Estándar. El universo tiene por lo menos tres

dimensiones de espacio y una de tiempo,

aunque experimentalmente no se pueden

descartar dimensiones adicionales muy

pequeñas. El espacio-tiempo parece estar

conectado de forma sencilla, y

el espacio tiene una curvatura media muy

pequeña o incluso nula, de manera que

la geometría euclidiana es, como norma

general, exacta en todo el universo.

La ciencia modeliza el universo como

un sistema cerrado que

contiene energía y materia adscritas

al espacio-tiempo y que se rige

fundamentalmente por principios causales.

Basándose en observaciones del universo

observable, los físicos intentan describir el

continuo espacio-tiempo en que nos

encontramos, junto con toda

la materia y energíaexistentes en él. Su

estudio, en las mayores escalas, es el objeto

de la cosmología, disciplina basada en

la astronomía y la física, en la cual se

describen todos los aspectos de este

universo con sus fenómenos.

La teoría actualmente más aceptada sobre la

formación del universo, fue teorizada por el

canónigo belga Lemaître, a partir de las

ecuaciones de Albert Einstein. Lemaitre

concluyó (en oposición a lo que pensaba

Einstein), que el universo no era estacionario,

que el universo tenía un origen. Es el modelo

del Big Bang, que describe la expansión del

espacio-tiempo a partir de una singularidad

espaciotemporal. El universo experimentó un

rápido periodo de inflación cósmica que

arrasó todas las irregularidades iniciales. A

partir de entonces el universo se expandió y

se convirtió en estable, más frío y menos

denso. Las variaciones menores en la

distribución de la masa dieron como

resultado la segregaciónfractal en porciones,

que se encuentran en el universo actual

como cúmulos de galaxias.

En cuanto a su destino final, las pruebas

actuales parecen apoyar las teorías de la

expansión permanente del universo (Big

Freeze ó Big Rip, Gran Desgarro), que nos

indica que la expansión misma del espacio,

provocará que llegará un punto en que los

átomos mismos se separarán en particulas

subatómicas. Otros futuros posibles que se

barajaron, especulaban que la materia

oscura podría ejercer la fuerza de gravedad

suficiente para detener la expansión y hacer

que toda la materia se comprima

nuevamente; algo a lo que los científicos

denominan el Big Crunch o la Gran

Implosión, pero las últimas observaciones

van en la dirección del gran desgarro.

ooooo

Breve historia de su génesis y desarrollo

Para llegar al modelo del Big Bang, muchos

científicos, con diversos estudios, han ido

construyendo el camino que lleva a la

génesis de esta explicación. Los trabajos

de Alexander Friedman, del año 1922, y

de Georges Lemaître, de 1927, utilizaron la

teoría de la relatividad para demostrar que el

universo estaba en movimiento constante.

Poco después, en 1929, el

astrónomo estadounidense Edwin

Hubble (1889-1953) descubrió galaxias más

allá de la Vía Láctea que se alejaban de

nosotros, como si el Universo se expandiera

constantemente. En 1948, el

físico ucraniano nacionalizado

estadounidense, George Gamow (1904-

1968), planteó que el universo se creó a

partir de una gran explosión (Big Bang).

Recientemente, ingenios espaciales puestos

en órbita (COBE) han conseguido "oír" los

vestigios de esta gigantesca explosión

primigenia.

De acuerdo con la teoría, un universo

homogéneo e isótropo lleno de materia

ordinaria, podría expandirse indefinidamente

o frenar su expansión lentamente, hasta

producirse una contracción universal. El fin

de esa contracción se conoce con un término

contrario al Big Bang: el Big Crunch o 'Gran

Colapso' o un Big Rip o Gran desgarro. Si el

Universo se encuentra en un punto crítico,

puede mantenerse estable ad eternum. Muy

recientemente se ha comprobado que

actualmente existe una expansión acelerada

del universo hecho no previsto originalmente

en la teoría y que ha llevado a la introducción

de la hipótesis adicional de la energía

oscura (este tipo de materia tendría

propiedades especiales que permitirían

comportar la aceleración de la expansión).

La teoría del Big Bang se desarrolló a partir

de observaciones y avances teóricos. Por

medio de observaciones, en la década

de 1910, el astrónomo estadounidense Vesto

Sliphery, después de él, Carl Wilhelm Wirtz,

de Estrasburgo, determinaron que la mayor

parte de las nebulosas espirales se alejan de

la Tierra; pero no llegaron a darse cuenta de

las implicaciones cosmológicas de esta

observación, ni tampoco del hecho de que

las supuestas nebulosas eran en

realidad galaxias exteriores a nuestra Vía

Láctea.

Además, la teoría de Albert Einstein sobre

la relatividad general (segunda década

del siglo XX) no admite soluciones estáticas

(es decir, el Universo debe estar en

expansión o en contracción), resultado que él

mismo consideró equivocado, y trató de

corregirlo agregando la constante

cosmológica. El primero en aplicar

formalmente la relatividad a lacosmología, sin

considerar la constante cosmológica,

fue Alexander Friedman,

cuyas ecuaciones describen

el Universo Friedman-Lemaître-Robertson-

Walker, que puede expandirse o

Una galaxia es un conjunto de estrellas,

nubes de gas, planetas, y polvo cósmico

unidos gravitatoriamente. La cantidad de

estrellas que forman una galaxia es

incontable, desde las enanas, con 107, hasta

las gigantes, con 1012 estrellas (según datos

de la NASA del último trimestre de 2009).

Formando parte de una galaxia existen

subestructuras como lasnebulosas,

los cúmulos estelares y los sistemas

estelares múltiples.

Históricamente, las galaxias han sido

clasificadas de acuerdo a su forma aparente

(morfología visual, como se la suele

nombrar). Una forma común es la de galaxia

elíptica que, como lo indica su nombre, tiene

el perfil luminoso de una elipse. Las galaxias

espirales tienen forma circular pero con

estructura de brazos curvos envueltos en

polvo. Galaxias inusuales se llaman galaxias

irregulares y son, típicamente, el resultado de

perturbaciones provocadas por la atracción

gravitacional de galaxias vecinas. Estas

interacciones entre galaxias vecinas, que

pueden provocar la fusión de galaxias,

pueden inducir el intenso nacimiento de

estrellas. Finalmente, tenemos las galaxias

pequeñas, que carecen de una estructura

coherente y también se las llama galaxias

irregulares.

Se estima que existen más de cien mil

millones (100.000.000.000) de galaxias en el

universo observable. La mayoría de las

galaxias tienen un diámetro entre cien y cien

mil parsecs y están usualmente separadas

por distancias del orden de un millón

de parsecs. El espacio intergaláctico está

compuesto por un tenue gas cuya densidad

media no supera unátomo por metro cúbico.

La mayoría de las galaxias están dispuestas

en una jerarquía de agregados, llamados

cúmulos, que a su vez pueden formar

agregados más grandes, llamados

supercúmulos. Estas estructuras mayores

están dispuestas en hojas o en filamentos

rodeados de inmensas zonas de vacío en el

universo.

Se especula que la materia oscura constituye

el 90 % de la masa en la mayoría de las

galaxias. Sin embargo, la naturaleza de este

componente no está demostrada, y de

momento aparece sólo como un recurso

teórico para sustentar la estabilidad

observada en las galaxias. La materia oscura

fue propuesta inicialmente en 1933 por el

astrónomo suizo Fritz Zwicky, pues la

rotación observada en las galaxias indicaba

la presencia de una gran cantidad de materia

que no emitía luz.

MATERIA OSCURA

EL FIN DE LA LUZ

EL BIG BANG

LAS GALAXIAS

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