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.