domingo, 31 de octubre de 2010

Qué es el Universo

El Universo es todo lo que existe. Desde las partículas más pequeñas a las más grandes, junto con toda la materia y energía reinante. Eso incluye lo que es visible y aquello que no se ve, como la” materia oscura”, el gran componente secreto del cosmos. Una de las tareas más importantes en la cosmología es la búsqueda de materia oscura. Literalmente, ella estaría determinando, por un lado, la densidad  de todo el espacio y, por otro, también podría decirse que el destino del Universo. ¿Sabías que segundo a segundo este no hace otra cosa que crecer y crecer? La pregunta que los astrónomos se hacen y más les preocupan es cuánto tiempo más continuará inflándose como un globo hasta convertirse en algo frio y oscuro.


RADIOGRAFÍA DE UN COSMOS.

Este escenario del Universo que maravilla por su majestuasidad es un conjunto de cien millones de galaxias. Cada una de ellas tiende a unirse en grandes grupos, contiene a su vez miles de millones de estrellas. Esas concentraciones galácticas rodean espacios vacíos, los denominados “vacíos cósmicos” la inmensidad cósmica se explica mejor cuando observamos que el tamaño de la tierra, el frágil planeta, e incluso el de la vía láctea, son insignificantes frente al resto del cosmos.


EL UNIVERSO.

Big Bang.
Originado hace casi 14.000 millones de años en una gigantesca explosión, el Universo hoy es de un tamaño imposible de representar. La innumerable cantidad de estrellas y galaxias que lo habitan prometen seguir expandiéndose por muchísimo tiempo. Quizás suene extraño mencionar que durante muchos años los astrónomos consideraron que la Vía Láctea donde estaba la Tierra constituía todo el universo. Pero recién en el siglo XX se pudo percibir que el espacio no sólo era mucho más vasto, sino  que también se encontraba en una expansión de dimensiones extraordinarias. 






La tierra.
Tuvo origen junto con el Sistema Solar cuando el  Universo  ya contaba con 9.100 millones de años de vida. Es el único planeta con vida.






Ubicadas a 20 años luz del Sol en todas las direcciones, forman el vecindario solar.
En un espacio de un millón de años luz encontramos a la Vía Láctea y sus galaxias más cercanas.
En diez millones de años luz ya se advierte a Andrómeda, la más cercana a la Tierra.
Galaxias próximas.
En una escala de cien millones de años luz pueden verse los cúmulos galácticos más cercanos la Vía Láctea.
En mil millones de años luz, se pueden observar concentraciones de millones de galaxias: los supercúmulos.
En 5.000 millones de años luz puede verse el aspecto del cosmos a gran escala: filamentos galácticos, cada uno con millones de galaxias.

 EL INSTANTE DE LA CREACIÓN.

Es imposible saber con exactitud cómo fue que de la nada, comenzó a existir el universo. Al principio, según la  teoría del Big Bang, la más aceptada ante la comunidad científica, apareció una bola caliente, infinitamente pequeña y densa, que dio origen al espacio, la materia y la energía.  Esto sucedió hace 13.700 millones de años. La gran incógnita que aún sigue sin respuesta es que fue lo que motivó que del vacío comenzara a latir un diminuto punto de luz cargado de energía concentrada, a partir de la cual se crearon  espontáneamente la materia y antimateria. En muy poco tiempo, el universo joven comenzó a inflarse y enfriarse;
Y al cabo de miles de millones de años adquirió el aspecto que hoy conocemos.
Radiación energética.
La bolsa caliente que dio origen al Universo era una fuente de radiación permanente. Partículas subatómicas y antipartículas se destruían unas a otras. La alta densidad generaba creación y destrucción espontanea de  materia. De haber permanecido en ese estado, el Universo jamás habría experimentado  el crecimiento que, se cree, ocurrió después de la inflación cósmica


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Así creció. 
Lo que genero la inflación fue una expansión de cada región del Universo joven. El vecindario galáctico donde está la Tierra aparece como uniforme: por donde se mire, se ven los mismos tipos de galaxias, y la temperatura de fondo es la misma.








 Asi no crecio.
De no haber ocurrido la inflación, el Universo sería un conjunto de regiones diferentes y claramente distinguibles una de otra. Estaría compuesto por “retazos”, cada uno distinguible por tener cientos de galaxias.




Teoría de la inflación cósmica.
Si bien los teóricos del Big Bang tenían claro el comienzo del Universo a partir de una bola condensada, caliente y extremadamente diminuta, no pudiendo entender con certeza el porqué del crecimiento desmedido y el tamaño que alcanzo el Universo en su evolución. El físico Alan Guth, en 1979, llegó a resolver el problema con su Teoría de la inflación. En un lapso extremadamente pequeño (menos de una milésima de segundo), el universo creció 100.000 billones de billones de billones de veces. Hacia el final  del periodo inflacionario, la temperatura alcanzó casi el cero absoluto.






La separación de las fuerzas.
Antes de la inflación, en la era de radiación, había sólo una fuerza unificada que gobernaba todas las interacciones. La primera en separarse fue la gravedad, luego la fuerza electromagnética y por último las interacciones nucleares. Al separarse las fuerzas se creó la materia.





De partícula a materia: Los quarks, una de las partículas mas viejas, interactúan unos con otros gracias a las fuerzas transmitidas por lo gluones. Mas adelante formaran, junto a los neutrones, los núcleos.
 EL UNIVERSO TRANSPARENTE.

La creación de los átomos y el enfriamiento general permitieron que el Universo, que era opaco y denso, se volviera transparente. Los electrones fueron atraídos por los protones de los núcleos de hidrógeno y helio y permanecieron orbitando alrededor de ellos. Los fotones partículas de luz carentes de masa, tuvieron paso libre a través del Universo: ya no hubo nada que les obstaculizara el paso. El enfrentamiento del Universo permitió que la radiación, aunque seguía siendo abundante, no fuera la que gobernaba todo. La materia pudo ser rectora de su propio destino, bajo la fuerza de la gravedad. Los grumos gaseosos presentes en ese proceso fueron creciendo cada vez más. Al cabo de cientos de millones de años se formaron objetos más grandes. Cuando aún no tenían forma definida eran protogalaxias. La gravedad dio cuerpo a las primeras galaxias formadas 500 millones de años después del Big Bang. En las zonas más densas se encendieron las primeras estrellas. El gran misterio que nunca pudo ser resuelto es por qué las galaxias presentan las formas que tienen. La solución que encontraron los astrónomos y que pudieron detectar indirectamente, fue la presencia de la materia oscura, un espacio vacío, intergaláctico, responsable de su expansión.

La materia oscura.
Los objetos visibles en el cosmos son tan sólo una pequeña fracción de la materia total que existe en el Universo. Lo que predomina es un material invisible al telescopio más poderoso y que los astrónomos han denominado materia oscura. Galaxias y estrellas se mueven en el Universo por los efectos gravitatorios de la materia y la energía oscura
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Evolución de la materia.
Actualmente, lo que puede observarse en el Universo es una cantidad de materia agrupada   en forma de galaxias. Pero ese no fue el aspecto originario. Lo que produjo el Big Bang en primera instancia fue una niebla de gas dispersada uniformemente. Recién tres millones de años más tarde, el gas empezó a organizarse en forma de filamentos. Hoy el Universo puede verse como redes de filamentos galácticos con vacíos enormes entre ellos.



 TODO TIENE UN FINAL
La teoría del Big Bang sirvió para resolver el enigma del surgimiento del Universo. Pero lo que aún no ha  podido resolverse con certeza es la  gran interrogante del futuro que le depara. Para desentrañar semejantes incógnitas es necesario conocer primero la masa total del Universo, un dato que hasta el momento no ha podido ser obtenido con absoluta seguridad. Las últimas observaciones de los astrónomos han arrojado un poco de luz  sobre esta incertidumbre es muy probable que la masa del Universo sea mucho menor a la necesaria para frenar su expansión. Si eso fuera cierto, el momento de crecimiento actual sería sólo un paso previo hacia la muerte total, hacia una completa oscuridad.


Universo plano
Con una masa igual a la del punto crítico del Universo se expandirá con un ritmo decreciente, pero sin llegar nunca a un frenado total. La consecuencia de esta expansión eterna seria la existencia de un número infinito de galaxias y estrellas. Si el Universo fuera plano, podría hablarse  de un cosmos nacido a partir de un estallido, pero sería un Universo que jamás tendría fin. Es difícil pensar en un Universo de estas características.

Universo cerrado
Si el Universo tuviera más materia que la crítica, se expandiría hasta llegar a un punto en que la gravedad frenaría la expansión. El Universo se encontrarías hasta llegar a un Big Crunch, un colapso total que culminaría en un punto pequeño, denso e infinitamente caliente, como el que le dio origen. Por el exceso de materia, en el momento de detención del crecimiento la gravedad jugaría un papel central. Frenaría la expansión y volvería el proceso hacia atrás, hasta llegar al fin.  


Universos autogenerados
Una teoría con menos aceptación acerca de la naturaleza del Universo que se generan a sí mismos. En este caso, habría varios, como si fueran las ramas de un árbol, que se estarían creando continuamente. Los Universos autogenerados podrían estar comunicados por agujeros negros supermasivos.



Universo abierto
La teoría más aceptada sobre el futuro del cosmos es la que dice que el Universo posee una masa menor al punto crítico. Las  últimas mediciones parecen indicar que el momento actual de expansión es solo una fase anterior a la muerte, que ocurrirá algún día en que el Universo se apagará por completo.


Universos bebé
Según esta teoría, los universos brotarían uno de otros continuamente. Pero en este caso, un Universo se crearía a partir de la muerte y desaparición de otro. Cada Universo muerto en un colapso final, o Big Crunch, daría lugar a un agujero negro supermasivo  a partir del cual nacería otro Universo. Este proceso podría repetirse indefinidamente y la cantidad de universos sería posible de terminar.

Descubrimientos
El descubrimiento clave, que avaló la existencia de un Big Bang, fue el de Edwin Hubble, que descubrió que las galaxias se hallaban en constante expansión. George Gamow, vente años después, sospecho de la existencia de una radiación de fondo originaria. Fueron Penzias y Wilson quienes por un accidente detectaron una señal constante en todo el cielo y de una temperatura de -270°c: un fósil de la radiación  temprana del Universo.


LAS FUERZAS DEL UNIVERSO
Las cuatro fuerzas fundamentales que habitan en el espacio son aquellas que no pueden explicarse por fuerzas más básicas. Los físicos creen que alguna vez estuvieron todas juntas, muy comprimidas y luego, con la expansión del Universo, se separaron. Cada una interviene en procesos distintos y cada interacción implica diferentes tipos de partículas. Gravedad, fuerza electromagnética, interacción nuclear fuerte e interacción nuclear débil  son indispensables para entender el comportamiento de los objetos que existen en el Universo. En los últimos tiempos, muchos científicos han intentado demostrar, con poco éxito, que todas ellas son manifestaciones particulares de un modo único de intercambio.

Teoría general de la relatividad
El aporte fundamental para la comprensión del funcionamiento del Universo fue formulado por Albert Einstein en 1915. Con el antecedente de la gravitación universal sobre  sus  espaldas, Einstein pensó al espacio ligado a una dimensión no contemplada por Newton: el tiempo. Y la gravedad, que para Newton era una fuerza que generaba la atracción entre dos objetos, fue planteada por Einstein como una consecuencia emanada de lo que él llamó curvatura el espacio-tiempo. En la  teoría de la relatividad, el Universo es curvado por la presencia de objetos de distintas masas. La gravedad, entonces, resulta ser una distorsión espacial, que determina que un objeto “ruede” hacia otro, según la curvatura sea de mayor o menor envergadura. La propuesta de Einstein obligó  a pensar el Universo en términos de una geomatería no euclidiana: sería imposible conciliar la teoría de la relatividad con un Universo aplanado. En el espacio einsteiniano, dos  paralelas se pueden tocar.
E=mc2
En la ecuación de Einstein, la energía y masa son intercambiables. Si un objeto aumenta su masa, aumenta la energía emitida.

Gravedad
La gravedad fue la primera fuerza en separarse de la superfuerza originaria. Es una fuerza atractiva que en la comunidad científica actual es concebida como la pensó Einstein: como un efecto de la curvatura del espacio-tiempo. Si se pensara en el Universo como un cubo, la presencia de cualquier objeto con masa en el espacio generaría una deformación de ese cubo. La gravedad tiene la particularidad de actuar a grandes distancias (como el electromagnetismo), pero de ejercer siempre un efecto atractivo. Muchos han sido los intentos por encontrar una anti-gravedad (que podría frenar el efecto de agujeros negros), pero no se ha encontrado nada en aún.

Fuerza electromagnética
Es la fuerza que afecta a los cuerpos eléctricamente cargados. Está involucrada en las transformaciones  químicas y físicas de átomos y moléculas de los distintos elementos. Es ostensiblemente más intensa que la fuerza gravitatoria y existe en dos sentidos o polos: positivo o negativo.

Magnetismo molecular.
En átomos y moléculas  la fuerza electromagnética es la predominante. Es la que hace que los electrones giren alrededor del núcleo, por su atracción con sus protones. Lo mismo sucede con átomos cargados que se atraen. 

La luz se curva.
La luz también se curva por efecto de la curvatura del espacio-tiempo. Visto desde un telescopio, la posición real de un objeto se distorsiona. Lo que se percibe por el telescopio es una ubicación falsa, generada por la curvatura de la luz. No es posible ver la posición verdadera del objeto.

Fuerza nuclear fuerte.
Mantiene unidos a los componentes de los núcleos atómicos. Tanto protones como neutrones reciben los efectos de esta fuerza. Los gluones son las partículas que transportan la fuerza nuclear fuerte y su intensidad permiten que los quarks se unan para formar las partículas nucleares: protones y neutrones. Estas partículas se mantienen unidas en el núcleo por la fuerza residual de la interacción  entre quarks y gluones.



Fuerza nuclear débil
Es una fuerza con intensidad menor al resto de las fuerzas. La intervención débil interviene en la desintegracionbeta de un neutrón, en la que se libera un protón y un neutrino, que luego se transforma en electrón. Esta fuerza interviene en los fenómenos de radiactividad natural, que ocurre en los átomos de algunas partículas.



Gravitación universal
La gravitación propuesta por Newton es la atracción mutua que experimentan los cuerpos por tener determinadas masas. La ecuación desarrollada por Newton que permite calcular esa fuerza dice que la atracción experimentada por dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcionalidad resultante de tal interacción es lo que Newton representó con la G. la falencia de la ley de Newton, paradigma aceptado hasta la aparición de Einstein, consiste en la ausencia del tiempo como parte esencial de la interacción entre dos objetos. La atracción resultaba estar dada por la masa: un objeto de mayor masa atraería un objeto de menor masa. Y esto no se debía a una cualidad del espacio, sino a una propiedad intrínseca de los objetos. El espacio no tenía incidencia alguna. De todas formas, la ley de Gravitación universal fue el pilar para la teoría einsteiniana.

Con la finalidad de sintetizar el documento recién leído, adjunto un vídeo educativo sobre el origen del Universo.

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