Astronomía

SOMOS POLVO DE ESTRELLAS

Empezaremos hablando de por qué digo que “somos polvo de estrellas”.

En efecto venimos de las estrellas. Estamos compuestos de tejidos, órganos, células, moléculas y en definitiva de ÁTOMOS.

Átomos de hidrógeno, oxígeno, calcio, nitrógeno, etc..

El universo se compone principalmente de hidrógeno. Es este elemento, compuesto por un protón y un electrón,  el mas abundante en una estrella formada. Los átomos de hidrógeno se combinan entre si para formar un átomo mas pesado, Helio, en una reacción de fusión que libera una altísima energía.

A medida que van ocurriendo reacciones de fusión, se van formando elementos mas pesados, como el Berilio, etc.. hasta el mas pesado que se puede formar en una estrella, el Hierro.

evolucion-quimica-estelar

(Autores: Rafael Rebolo y Susana Iglesias. Origen y evolución del universo. Proyecto Cosmoeduca. IAC)

Todos estos procesos liberan una cantidad de energía descomunal, radiación, luz, neutrinos…

Cuando la estrella está apunto de morir en forma de nova o super nova, entonces explota. La energía liberada es inmensa, descomunal, y es ahí, con esas características de elevadísima energía y fuerzas brutales, cuando se forman el resto de los elementos químicos que conocemos, Plomo, Bromo, Oro, Iodo, Plata…..

En esta imagen podemos ver donde se generan todos elementos químicos:

img_4454

Junto con los elementos formados en la estrella y que dijimos arriba, se liberan todos al espacio, formándose nebulosas muy calientes donde se encuentran en forma de gas y polvo todos estos elementos.

Este gas y polvo calientes es el que se combinará debido a diferentes fuerzas para dar lugar a nuevas estrellas y junto a ellas unos discos de gas y polvo que no llegan a caer en la estrella y que giran a gran velocidad alrededor de la estrella en formación.

Al enfriarse y juntarse las pequeñas partículas, dará, lugar a los planetas. Y apartir de ahí….ya conocéis la historia!!!!

 

ORIGEN  Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO

big-bang

(Imagen de la NASA)

Como empezó todo?….Buena pregunta sin duda.

Todo esto que vamos a explicar a continuación, al final del artículo, lo explicaremos con una escala de tiempo que podremos extrapolar a nuestra vida cotidiana para que lo entendamos mejor.

Todos hemos oído hablar del Big Bang, que es ahí cuando empieza el universo. Pero… que es el Big Bang, como empieza, que había antes, que ocurre, como se desarrolla?

En efecto podemos decir que todo comienza con el Big Bang. Es una teoría sobre la formación del universo de la cual hemos y estamos obteniendo evidencias y pruebas  científicas que nos demuestran que efectivamente ocurrió así.

Primera pregunta: Que había antes del Big Bang…..? NI IDEA. No se sabe lo que ocurrió o lo que había antes, ni hay forma de saberlo con la tecnología y conocimientos actuales. Lo único que tenemos son teorías (Multiversos o multi universos, universo inflacionario,  etc..) y ciencia ficción.

El tiempo tal y como lo conocemos, según la teoría de la relatividad de Einstein: el espacio-tiempo, se crea en el Big Bang. Antes no había ni tiempo ni espacio. En ese instante el tiempo y el espacio son cero.

Todo estaba comprimido en un minúsculo punto de densidad y temperatura casi infinitas, llamado SINGULARIDAD.

Lo que entonces ocurre hace 13.800 millones de años fue una gran explosión (Big Bang). Ocurre la primera etapa o INFLACIÓN, mediante la cual el universo empieza a expandirse debido a la explosión, muyyyyy rápidamente. El Universo amplió su tamaño miles de millones de veces  en  un tiempo extraordinariamente pequeño, inferior a micromillonésimas de segundo.

Imaginaros un globo que tratamos de hinchar soplando. Al principio nos cuesta bastante empezar a hincharlo, tenemos que soplar fuerte, pero pasada una pequeña fracción de segundo el globo empieza a hincharse rápidamente.

Esto es lo que paso con el Universo tras el Big Bang.

En esta etapa de inflación, el universo era como una SOPA CÓSMICA de partículas (quarks, gluones, electrones, fotones, muones….) y radiación de muy alta energía.

Tras esta etapa el universo siguió expandiéndose pero a menor velocidad.

Lo que inmediatamente ocurrió (una infinitésima de segundo después del Big Bang) es que esas partículas fundamentales de la “sopa cósmica” se juntan debido a que la temperatura inicial había bajado lo suficiente (ojo, se juntan solo los quarks), y se forman los primeros protones y neutrones, que como acabamos de indicar están compuestos de quarks.

Que pasa entonces? Que no quedan quarks libres en el universo y por lo tanto la radiación queda libre para viajar por el universo.

Ya se han formado los primeros protones y neutrones. Ahora lo que ocurre es la llamada “Nucleosíntesis primordial“. Ufff, vaya término!!!. Pero esto no es mas que un proceso en el que los protones y neutrones reaccionan para dar lugar a núcleos de otros elementos. Esto ocurre por que la temperatura inicial sigue bajando y se dan las condiciones para esto. Aunque la mayor parte de los protones quedaron libres: casi el 75% del Universo seguía siendo núcleos de Hidrógeno (El átomo hidrógeno se compone de un ptrotón y un electrón).

Que nuevos elementos se forman (núcleos): Helio (dos protones en el núcleo), Deuterio (isótopo del hidrógeno con un protón y un neutrón) y Litio (con tres y cuatro protones)

De ahí que nuestro universo “conocido” esté compuesto de un 70% de hidrógeno, un 23% de helio y un 2% de los demás elementos.

Nota: El universo se compone de un 70% de energía oscura, un 25% de materia oscura y menos de un 5% de lo que hemos dicho antes de universo “conocido”. Ya lo explicaremos en otros artículos.

Seguimos con la evolución. Pero aquí ocurre algo para lo cual no tenemos suficiente explicación ni pruebas. Existe una “época oscura” en la que no ocurre nada, simplemente tenemos la exsitencia de los núcleos que hemos dicho antes. Lo que sabemos es que todo estuvo así con los núcleos de hidrógeno, helio, deuterio hasta 400.000 años después.

Entonces viene la etapa de la “Recombinación“. Los  núcleos de hidrógeno capturarán electrones convirtiéndose en átomos neutros, en la etapa que se llama “recombinación”.

Los fotones ya no tienen la energía suficiente para ser absorbidos por los electrones (a su vez, los electrones ya no pueden absorber fotones que les liberen de los átomos neutros).

Los fotones pueden viajar desde entonces por el Universo sin ser absorbidos por la materia y llegar hasta nosotros.

Los átomos y la radiación viajan ahora libremente por el espacio.

El Universo se ha hecho transparente, es decir, lo podemos observar. Podemos captar esos fotones. (Radiación cósmica de micro ondas)

Esta una de las pruebas que tenemos de la existencia del Big Bang, la radiación cósmica de fondo que detectamos y que son los “RESTOS DEL BIG BANG”. Podemos captar fotones primitivos originados en el Big Bang, que quedan libres ahora y que viajan por el espacio, y hacer un mapa de esa radiación. Esta es la primera imagen que podemos obtener del Big Bang (obtenida por el satélite Planck).

planck-fondo

Al observar esta radiación cósmica de fondo, observamos que la materia no estaba distribuida uniformemente si no que había grumos con mayor densidad de materia.(podemos observarlo en la imagen superior).

Debido a la fuerza de la gravedad, la materia “llama” a mas materia. Las regiones con mayor densidad de materia atraen a las regiones con menor densidad.

Con el paso de cientos de millones de años se van formando estructuras de materia y vacíos, moldeado todo por la gravedad.

Seguimos!!!

Ahora tenemos átomos libres, nubes hiper masivas de átomos de hidrógeno y  helio. Durante mucho tiempo la fuerza de la gravedad hizo que nubes masivas de hidrógeno y helio colapsarán sobre sí mismas. A medida que el gas se iba concentrando, la presión en el centro aumentaba, y con la presión aumentaba también la temperatura.

Cuando la presión y la temperatura fueron lo suficientemente altas en las nubes de gas y polvo de hidrógeno y helio, comenzaron las reacciones de fusión (*). En ese momento, hace unos 13.000 millones de años, apenas 1.000 millones de años después del Big Bang, nacieron las primeras ESTRELLAS, estrellas con mayúsculas pues se piensa que eran GIGANTES. (unas 100 veces nuestro sol).

(*)  los átomos de hidrógeno se fusionan en uno de helio, liberando ingente cantidad de energía.

Se forman las primeras galaxias, por la fuerza de la gravedad las estrellas formadas junto con nubes de gas y polvo se agrupan y van formado estructuras mayores (Galaxias).

Desde entonces hasta hoy no han dejado de formarse estrellas a partir de nubes de gas y polvo. De las que había y de las que se forman a partir de la muerte de otras estrellas como super novas.

A partir de aquí se siguen formando galaxias y estrellas, agrupándose galaxias, agrupándose estrellas, formándose agujeros negros, etc… Todo ello lo explicaremos en siguientes artículos.

Por medio de observaciones y experimentos, la estructura del universo es como la que se representa en este modelo creado por ordenador. Una serie de enormes filamentos unidos entre si con huecos en el medio (imaginaros una piedra pómez). En los filamentos es donde se encontrarían los grupos de galaxias.

simulacic3b3n-del-milenio

Vamos ahora a explicar con una línea temporal a escala cotidiana y con ejemplos prácticos la evolución del universo:

El ejemplo consiste en cambiar 1 segundo por 159.000 años, 1 mes por 9.500.000 años y 1 hora por 570.000.ooo años.

  1. Big Bang. Hora 00:00
  2. En el intervalo de una infinitésima de segundo ocurre lo explicado arriba. La explosión, la inflación, los quarks, etc…
  3. A los dos segundos y medio (después de la época oscura) ocurre la recombinación, se forman los átomos.
  4. 01:15 de la madrugada. Se forman las primeras estrellas y galaxias
  5. 16:00 de la tarde. Se forma nuestro sistema solar
  6. 17:20 de la tarde. Aparece la vida en la tierra (unicelular)
  7. 22:00 de la noche. Se desarrolla la vida pluri celular
  8. 23:10 de la noche. Se desarrollan las plantas, insectos, anfibios…
  9. 23:35 de la noche. Aparecen los dinosaurios
  10. 23:53 de la noche. Se extinguen los dinosaurios
  11. 23:59 de la noche. Aparece el Homo sapiens
  12. 00:16 de la madrugada del día siguiente…………..HOY EN DIA

 

Créditos y Bibliografía: Cosmoeduca. Instituto de Astrofísica de Canarias.

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