jueves, 11 de junio de 2015
martes, 9 de junio de 2015
EL LADO OSCURO DEL UNIVERSO-EJE4
ALUMNA:
KARINA RAMIREZ CHAMPO
FOLIO:
AS152651915
GRUPO: CP-152-236
UNIVERSIDAD
A DISTANCIA DE MÉXICO (UNADM)
ETAPA 4 DEL PROCESO DE ADMISIÓN
EJE 4- LECTURA Y ELABORACIÓN DE
TEXTOS ACADÉMICOS
A 09 DE JUNIO DEL 2015.
“EL LADO OSCURO DEL UNIVERSO”
Introducción.
El ser humano, desde la antigüedad, ha sentido
fascinación por las estrellas. Las
primeras civilizaciones establecieron sus calendarios y relojes siguiendo los
movimientos del sol, la luna y las estrellas. Sin embargo, pasaron muchísimos
años, antes de que el hombre pudiera poner sus pies fuera de nuestro planeta.
Al principio, se construyeron grandes templos que
se pueden considerar como primitivos observatorios espaciales; después, Galileo
Galilei (1960), diseñó el primer telescopio para observar el espacio con él que
descubrió los satélites de júpiter y los cráteres de la luna. En la actualidad
disponemos de potentes telescopios capaces de fotografiar estrellas o galaxias
situadas a miles de millones de años luz de la tierra.
AL observar el cielo en una noche
obscura y a simple vista, el Universo aparenta ser estático, plano e
infinitamente grande. Se extiende en todas direcciones hasta el infinito y no
se ve que tenga algún principio o fin. Sin embargo, hoy sabemos que el universo
es todo lo que existe en el mundo físico. Su concepto involucra el espacio, el
tiempo, la materia y la energía. Sus dimensiones son tan enormes que nos
resultan imposibles de imaginar.
Las estrellas se pueden considerar
como los objetos más representativos del universo. La característica más
sobresaliente de ellas es que emiten luz y diferentes tipos de radiaciones. Se
ha descubierto que existen diferentes tipos de estrellas dependiendo de su
tamaño, brillo o cantidad de energía que emiten. Sin embargo, las estrellas no
se encuentran repartidas de forma más o menos homogénea por el espacio, sino
que se concentran reunidas en grupos llamados galaxias.
El universo contiene no menos de 100 000
millones de galaxias, que se presentan en variadas formas y tamaños. Cada
cuerpo dentro de una galaxia se mueve por atracción gravitacional con otros
cuerpos y está regido por complejas leyes físicas.
Esta fuerza de gravedad, es una
fuerza de atracción que tiende a frenar la expansión del universo, y sin
embargo, el universo se está expandiendo, y cada vez es más grande. Si tomamos
como referencia nuestra galaxia, todas las demás galaxias se alejan de
nosotros, y más de prisa cuanto más lejos están.
Esta aceleración cósmica requiere de grandes cantidades de energía
para que pueda efectuarse. Se ha descubierto un tipo de energía nunca antes
detectada y que constituye el 75% del universo a la cual los cosmólogos denominan
“energía oscura”, y es la que produce repulsión gravitacional y acelera la
expansión del universo.
EL
UNIVERSO.
¿De
qué está compuesto el universo?
El elemento más abundante es el hidrógeno
(85%) y el segundo más abundante el helio (14%) entre ambos representan el 99%
del total y el 1% restante está repartido entre todos los demás elementos de la
tabla periódica.
Aquí encontramos primordialmente
estrellas, agrupadas en galaxias, y éstas a su vez agrupadas en cúmulos.
Existen también cantidades importantes de gases y polvo, planetas, satélites,
asteroides, meteoritos y cometas.
¿Qué
son las galaxias y cómo están formadas?
Una galaxia es un conjunto formado
por millones de estrellas, algunas más pequeñas que el sol, otras mayores o
mucho mayores que nuestra estrella. Existen también las llamadas “estrellas
especiales” como los quásares, los púlsares o los agujeros negros.
Aunque las estrellas representan la
parte más importante de las galaxias, estas también deben contener planetas,
satélites, asteroides y gran cantidad de gases y polvo interestelar.
Existen varias posibilidades de
formas de una galaxia: espirales, espirales barradas, lenticulares, elípticas e
irregulares, pero las más abundantes son las espirales.
Las galaxias más pequeñas están
formadas por un millón de estrellas aproximadamente, mientras que una galaxia
gigante, como Andrómeda, puede llegar a contener un billón de estrellas.
La galaxia, donde se encuentra el
sistema solar, es la Vía Láctea, la cual es de tipo espiral barrada, contiene
unos 300 000 millones de estrellas y tiene un diámetro de unos 100 000 años
luz.
El sistema solar dentro de la Vía
Láctea ocupa una posición externa (a 26 000 años luz del centro) y más
concretamente en el brazo de sagitario y el grupo de Orión.
La distancia en el universo, las
que median entre las galaxias, se determina por la luz que irradian las
estrellas, cuando se alejan de nosotros adquieren unas tonalidades más rojas y
cuando se acercan se ven más azules (Hubble 1926).
Los objetos más alejados de nuestro
planeta se encuentran a unos 46 500 millones de años luz en cualquier dirección
del espacio, por lo tanto, el diámetro del universo, se puede calcular en 93
000 millones de años luz.
Entendemos por año luz, a la distancia que recorre un rayo de luz en el
vacío, hacia cualquier dirección del espacio, en el transcurso de un año. Se
trata de una unidad de longitud y no de tiempo. Como la luz viaja
aproximadamente a uno 300 000 km/s, un año luz equivale a casi 9.5 billones de
kilómetros.
Las
estrellas y su luminosidad.
Las estrellas se forman por
condensación de las enormes masas de polvo y gases llamadas nebulosas. El
núcleo central de esta masa crece y atrae materia por gravedad. Al final del
proceso la mayor parte de la materia se mantiene en el centro formando una o dos estrellas, y los restos de materia
sobrantes se concentran al rededor formando los planetas y otros objetos
menores.
Tipo espectral: Esta clasificación
distingue las estrellas de acuerdo a su espectro luminoso y su temperatura
superficial. Una medida simple de esta temperatura es el índice de color de la
estrella.
La clasificación es W, O, B, A, F,
G, K, M, L y T yendo de mayor a menor temperatura. Las estrellas de tipo O, B y
A son muy calientes, y el tipo M es considerablemente más frío. Los tipos W, L
y T se introdujeron recientemente. La temperatura superficial, que determina la
clase espectral, también determina el color de la estrella. De esta manera, las
estrellas O son azules, mientras que estrellas de menor temperatura superficial
(clases K o M) son rojizas, como Betelgeuse o Antares.
Una pequeña guía de los diferentes
colores y ejemplos de estrellas pertenecientes al grupo se cita a continuación:
|
Clasificación
|
Color
|
Temperatura (°C)
|
Ejemplo
|
|
W-O
|
Blanco verdoso
|
100000
|
|
|
B
|
Azulado
|
25 000
|
|
|
A
|
Blanco
|
11 500
|
|
|
F
|
Blanco amarillento
|
7500
|
|
|
G
|
Amarillo
|
6000
|
|
|
K
|
Anaranjado amarillento
|
4700
|
|
|
M
|
Anaranjado
|
3000
|
|
|
R
|
Anaranjado rojizo
|
2600
|
|
|
N
|
Rojo anaranjadas
|
2000
|
|
|
S
|
Rojo
|
1400
|
Clases de luminosidad: La
clasificación de Harvard de tipos espectrales no determina unívocamente las
características de una estrella. Estrellas con la misma temperatura pueden
tener tamaños muy diferentes, lo que implica luminosidades muy diferentes. Para
distinguirlas se definieron, en Yerkes, las clases de luminosidad. En este
sistema de clasificación se examina nuevamente el espectro estelar y se buscan
líneas espectrales sensibles a la gravedad de la estrella. De este modo
es posible estimar su tamaño.
Las novas son estrellas pequeñas
que de repente se vuelven luminosas durante unas horas o días para reducirse o
apagarse después. Las supernovas se producen por explosión de estrellas
gigantes; estas son muy intensas, la mayoría alcanzan el mismo brillo
intrínseco, por lo que son el patrón más usado para determinar la distancia a
galaxias muy lejanas, que descubren con el corrimiento al rojo y sirve a los
cosmólogos para estudiar el pasado de la expanción del universo.
La
ley Hubble de la expanción del universo.
En los años 20 del pasado siglo,
los científicos seguían pensando que el universo observable no abarcaba más
allá de la Vía Láctea. Hasta que Edwin Hubble (1924) demostró que la nuestra, sólo
era una galaxia más en un universo repleto de ellas que adquirían variadas formas y tamaños.
Sólo con este hallazgo, Hubble
revolucionó la astronomía, pero esto fue el preludio de un descubrimiento aún
mayor: estableció un método para calcular la distancia a cualquier galaxia en
el cosmos, la ley Hubble de la expansión del universo.
Esta ley establece que este
universo repleto de galaxias y polvo se encuentra en
expansión, que las galaxias se alejan unas de otras, que el universo no es
estático, como Einstein afirmaba. Las galaxias se alejan además a una
velocidad precisa, proporcional a la distancia que las separas de nosotros, o
lo que es lo mismo: cuanto más lejos esté, más deprisa se aleja (Hubble 1926).
Y para que esa ley se cumpla hubo
de existir una explosión inicial que desencadenara las fuerzas galácticas en
expansión. De los cálculos de Hubble se infiere que en algún momento todo
estaba concentrado en un punto que explotó. Los cálculos más actuales señalan
que ese momento, el Big Bang, se encuentra 13.800.000.000 de
años luz de distancia hacia el pasado.
El
Bing Bang, origen del universo.
Según la teoría del Bing Bang
(Gamow, 1904 - 1968), el universo se formó como consecuencia de una gran explosión.
En ese momento toda la materia y energía del universo estaba concentrada en una
partícula diminuta del tamaño de un átomo. Esta partícula estalló y a partir de
ella empezó a formarse todo el universo.
Esta hipótesis admite, que el universo muy caliente y
condensado, en sus principios experimentó una expansión brutal (bing bang) hace
unos 13 700 millones de años y que desde entonces no ha cesado de dilatarse y
enfriarse.
Inmediatamente después del momento
de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy
rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va
ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han
logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de
segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por
la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas
elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un
largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.
Cálculos más recientes indican que
el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y
los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin
embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los
primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su
elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del
Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se
enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la
expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.
Según se expandía el Universo, la
radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una
temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de
microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando
así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría
del Big Bang.
La
teoría inflacionaria de Alan H. Guth.
Alan H Guth del Instituto
Tecnológico de Massachussets (M.I.T.) sugirió en 1981 que el universo caliente,
en un estadio intermedio, podría expandirse exponencialmente. La idea de Guth
postulaba que este proceso de inflación se desarrollaba mientras el universo
primordial se encontraba en el estado de superenfriamiento inestable.
Según la teoría del Big Bang, la
expansión del universo pierde velocidad, mientras que la teoría inflacionaria
lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido, de unos objetos de
otros. Esta velocidad de separación llega a ser superior a la velocidad de la
luz, sin violar la teoría de la relatividad, que prohíbe que cualquier cuerpo
de masa finita se mueva más rápido que la luz. Lo que sucede es que el espacio
alrededor de los objetos se expande más rápido que la luz, mientras los cuerpos
permanecen en reposo en relación con él.
A esta extraordinaria velocidad de
expansión inicial se le atribuye la uniformidad del universo visible, las
partes que lo constituían estaban tan cerca unas de otras, que tenían una
densidad y temperatura comunes.
La teoría inflacionaria, predice
que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse experimentalmente,
ya que la densidad de materia de un universo plano guarda relación directa con
su velocidad de expansión.
Guth, asegura que podemos conocer lo que sucedió un
segundo después de la explosión inicial, en donde en la 1ª. Fracción de segundo
una fuerza de repulsión muy intensa hizo que el embrión del universo pasara del
tamaño menor que el de un átomo al de
una toronja.
Porque ¿cómo se expandió tan rápido
para alcanzar su tamaño actual? Según Alan Guth durante la primera fracción de
tiempo tras la explosión inicial, 10-34 segundos, el universo
sufrió un proceso de expansión (inflación) muy rápida. En ese instante duplicó
su tamaño hasta 90 veces. ¿Qué impulsó esta mezcla caliente y densa de energía
y materia? La energía oscura, esa misteriosa fuerza impulsó la expansión que
enfrió el universo y dio lugar al proceso de generación de la materia.
Esta teoría explica el porqué de un
universo tan grande aunque "solo" tenga 13 700 millones de años. Se
trata de la energía oscura que empuja y acelera el
cosmos.
La
aceleración de la expanción del universo.
En 1998, los equipos de Schmidt y
Perimutter, estudiaron 40 supernovas que explotaron entre 4000 y 7 000 millones
de años atrás y descubrieron un error en la teoría del Bing Bang.
Los investigadores utilizaron un
tipo especial de supernova denominada ‘supernova Tipo Ia’. Se trata de la
explosión de una estrella vieja y compacta, tan pesada como el Sol pero tan
pequeña como la Tierra, y que emite tanta luz como una galaxia completa.
En total los dos equipos
encontraron más de 50 supernovas distantes cuya luz era más débil de lo
esperado, lo que interpretaron como una señal de que la expansión del Universo
se estaba acelerando. Al principio los posibles obstáculos fueron numerosos,
pero los científicos encontraron consuelo en el hecho de que ambos grupos
habían llegado a la misma y asombrosa conclusión.
Durante casi un siglo se pensó que
el universo se venía expandiendo como consecuencia del Big Bang hace
cerca de 14 mil millones de años, pero el descubrimiento de que esta expansión
es acelerada se considera sorprendente. Además, si la expansión se continúa
acelerando, el universo terminará en forma de hielo.
La comunidad científica piensa que
la aceleración está impulsada por la energía oscura, aunque saber lo que es la
energía oscura continúa siendo un enigma, quizá el más grande en la física
actual. Lo que sí se sabe es que la energía oscura constituye cerca de las tres
cuartas partes del universo.
LA
ENERGÍA OSCURA.
Los astrónomos distinguen entre dos tipos de "terra incognita"
en nuestra geografía celeste: la materia oscura y la energía oscura. La segunda
produce la presión para que el universo se expanda. Cuando inflamos un globo,
el aire que expelemos a su interior permite que se infle. En el universo, este
desconocido aliento cósmico provoca la expansión del universo a una velocidad
de 67,15 kilómetros por segundo por megaparsec (Ley de Hubble), según las recientes mediciones del observatorio
espacial Planck.
Imagen de la radiación de fondo de microondas
(CMB) obtenida por el observatorio Planck. ESA, NASA and the Planck Collaboration
Estas mediciones sugieren que el universo es al menos 100 millones de
años más viejo de lo hasta ahora estimado y que el universo se distribuye en un
4,9% de materia ordinaria, un 26,8% de materia oscura y un 68,3% de energía
oscura.
Puesto que la energía causante de la aceleración del espacio-tiempo no
ha podido ser observada en forma directa, se ha dado en llamarla energía
oscura. Dos candidatos teóricos que podrían hacer las veces de esta energía son
una constante cosmológica no igual a cero (que pudo haber causado la inflación
cósmica) y una energía repulsiva más general llamada quintaesencia. De todas
maneras una expansión acelerada no entra en contradicción frontal con la
formulación original de la Teoría General de la Relatividad que ya ocasionó en
su tiempo una polémica entre Albert Einstein, quien en un tiempo introdujo la
constante cosmológica en su ecuación de campo retirándola después, y varios
científicos: Alexander Friedman, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson y
Arthur Geoffrey Walker, quienes probaron que existían soluciones estables no
estacionarias sin el término proporcional a la constante cosmológica.
Energía oscura fue el concepto usado por primera vez por Michael Turner
en 1998 y su distinción con la materia radica en que la energía es un campo que
ocupa todo el espacio. La quintaesencia, que así es como se denomina a este
campo que cambia en el espacio y en el tiempo, que no es inmutable como la
constante cosmológica, y que, aunque sin demostrar su existencia, no sólo no se
ha descartado, sino que cada vez más investigadores apuestan por incorporar ese
modelo a sus propias teorías. Los físicos han vislumbrado el poder de la materia
y la energía oscuras, elementos imprescindibles para que todo funcione como un
reloj, que impiden que el universo colapse sobre sí mismo y permita la vida
sobre la Tierra.
De ser correcta esta teoría, el resultado último de esta tendencia sería
la imposibilidad de seguir viendo cualquier otra galaxia. Esta nueva teoría del
fin del Universo ha recibido el nombre de Gran Desgarramiento o, en inglés, Big
Rip.
CONCLUSIÓN:
Conocer cuál será el futuro del
universo se ha complicado en los últimos años al descubrir que el universo se
expande a un ritmo acelerado. Esto es un hallazgo de lo más sorprendente ya que
en un universo en donde hay grandes estrellas con grandes masas, que provocan
efectos gravitatorios, se debería estar frenando la expansión, y por el contrario, los estudios cosmológicos
demuestran que se está acelerando.
Para poder explicar esto se ha
propuesto la existencia de una energía oscura. Es decir, que lo que nosotros
considerábamos como vacío, un vacío donde no había nada, en realidad está
ocupado por algún tipo de energía que
provoca esta aceleración.
Si el universo mantiene
indefinidamente su expansión actual, a fuerza de dilatarse estará cada vez más
vacío, puesto que las galaxias continuarán alejándose unas de otras.
Simultáneamente, irá enfriándose, hasta que con el tiempo, las estrellas acaben
extinguiéndose y solo queden sus restos en el cosmos (teoría del Bing Ring).
Pero existe otra posibilidad: la de que el universo deje un día de dilatarse y
empiece a contraerse a su estado original. Al desplomarse lentamente sobre sí
mismo, irá alcanzando colosales temperaturas que lo destruirán todo; hasta los
propios núcleos de los átomos (teoría de Bing Crunch).
Cualquiera de las teorías apuntan
al fin del universo; pero antes de que eso pase, nuestro Sol que consume 570
millones de toneladas de hidrógeno por segundo agotará sus reservas, su núcleo
se hará más pequeño pero su volumen aumentará. Empezará a quemar su helio y se convertirá
en una gigante roja con un radio 50 veces mayor del que tiene ahora y la tierra
será completamente abrazada. Agotado su combustible nuclear, el sol se
convertirá en una enana blanca del tamaño de la tierra y se enfriará. Su radiación disminuirá poco a poco hasta que
se convierta en una enana negra, fría e invisible.
El fin del universo y de la tierra no tiene una fecha exacta,
pero no es de alarmarse, porque, según los cálculos, para eso falta mucho. Así
que lo que debemos de hacer por lo pronto, es cuidar el mundo en que vivimos,
disfrutarlo al máximo, no destruirnos unos a otros. Y sí, para los que somos
amantes de lo desconocido, podemos seguir estudiando esa inmensidad
sobrecogedora y bella para ver si podemos desentrañar sus más ocultos
misterios.
BIBLIOGRAFÍA:
-
About en español. La ley de Hubble. La ley que cambio nuestra
comprensión del cosmos Recuperado de: http://universo.about.com/od/Espacio/fl/Edwin-Hubble-y-la-Ley-de-Hubble.htm
-
Astronomía educativa: Tierra, sistema solar y universo. La teoría inflacionaria. Recuperado de: http://www.astromia.com/astronomia/teoinflacionaria.htm
-
Astronomía educativa:
Tierra, sistema solar y universo. La
teoría del Bing Bang y el origen del universo. Recuperado de: http://www.astromia.com/astronomia/teoriabigbang.htm
-
Jonathan Norton Leonard. Colección científica de los Planetas.
Editorial Time-Life internacional de México, S.A. de C.V. Segunda edición. 31 000. Ejemplares. México
1981.
-
Larousse Temático. (1997). El Universo y La tierra. Agrupación
editorial, SA. Primera edición. 15 000 ejemplares. Querétaro. Vol. 6.. pág.
6-21
-
National Geographic. ¿Qué sabes de las estrellas? Recuperado
de: http://www.nationalgeographic.es/ciencia/espacio/estrellas
-
5000 respuestas para aprobar. Tecnología y Astronomía. Editorial Océano.
Primera edición. Barcelona, España. Vol. 3. Págs. 94-102
REFLEXIÓN:
¿Porque has elegido el tema?
Elegí éste artículo de astronomía
porque siempre me ha dado curiosidad saber acerca del universo. Aunque no es un
tema del cual esté muy familiarizada, me atrajo más que los otros precisamente
por lo novedoso del tema y por su título cautivador: “El lado oscuro del
universo”.
Después de darle una leída rápida
a cada una de las cuatro lecturas, confirmé mi decisión, éste era el texto que
quería estudiar, su contenido tenía algo misterioso sobre el cual quería
investigar, aunque no sabía a ciencia cierta si iba a poder elaborar algún
escrito sobre él ya que contenía conceptos desconocidos para mí; pero a pesar
de eso, me aventuré a escudriñarlo. Las estrellas, las galaxias, la fuerza de
gravedad, nuestro sol, son temas de los cuales ya tenía un poco de
conocimiento, nos lo han enseñado desde la primaria, pero leer sobre el vacío
del universo y la energía oscura, eso sí fue algo novedoso e inquietante.
¿De dónde partiste para empezar a escribir?
Fue un trabajo bien difícil.
Primero tuve que darle varias leídas al documento para poder entenderlo.
Después, subrayé las ideas más importantes. Luego escribí en un cuaderno los
conceptos desconocidos para mí: que es la materia, la energía galáctica, etc. Como
aún no comprendía bien el tema central, me fui a consultar diferentes
bibliografías de diversos autores que hablaban de lo mismo, para ampliar mi
conocimiento y aligerar mi comprensión.
En casa encontré algunas revistas
que hablaban sobre el tema, pero la información no estaba muy actualizada, así
que busqué en algunas enciclopedias que me brindaron información general de la
teoría de la “expansión del universo”. Por último navegué por internet y encontré la información más actual
sobre el tema central del artículo que es “La energía oscura del universo”.
Una vez procesada toda esta
información, la comente con algunos familiares para saber que otra información
me proporcionaban y para darles a conocer lo que había aprendido de la
investigación; esta interacción verbal de intercambio de conocimiento, me ayudó
muchísimo a entender el contenido central del texto.
Una vez que comprendí todo, busque los pasos
a seguir para la elaboración de textos académicos y eché mano de toda la
información adquirida mentalmente pero también escrita, y me puse a redactar
siguiendo la estructura allí establecida, tratando de integrar en mi nuevo
texto los puntos esenciales, como son: portada, introducción, desarrollo,
conclusión y bibliografía. Éste proceso de comprensión de lectura y
redacción, fue una gran experiencia.
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