2.1 Formación del Universo

(1)

2. NUESTRO LUGAR EN EL

UNIVERSO

(2)

2.1.1 CREACIÓN DEL UNIVERSO (I)

• Preguntarse por el origen del mundo ha sido una preocupación de todas las comunidades humanas.

• Todas las mitologías y tradiciones explican la formación del cielo, las estrellas, la

Tierra y de los seres vivos y el hombre. • A pesar de su asombrosa variedad,

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2.1.1 CREACIÓN DEL UNIVERSO (II)

Las similitudes entre los mitos se deben a que el hombre tiene los mismos problemas

básicos y se plantea las mismas cuestiones: • ¿Por qué el hombre es cómo es?

• ¿Por qué la naturaleza se comporta así? • ¿Cómo están relacionadas las causas con

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2.1.1 CREACIÓN DEL UNIVERSO (III)

Las características comunes de los mitos son: • El Universo se produce a partir de la nada o

el caos gracias a un ser superior o un Dios. • El cielo se vincula a una divinidad

masculina y la tierra a una femenina.

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2.1.1 CREACIÓN DEL UNIVERSO (IV)

• Los componentes materiales del mundo

están formados por restos corporales de un ser superior.

• Los seres humanos están situados entre los dioses (superiores al hombre) y los animales (inferiores al hombre).

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2.1.1 CREACIÓN DEL UNIVERSO (V)

• El desarrollo de herramientas científicas y tecnológicas cada vez más sofisticadas ha permitido la comprensión del planeta y del espacio en el que vivimos.

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (I)

Se define Universo como el conjunto de todo lo existente que conocemos o

desconocemos: espacio-tiempo, materia y energía.

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (II)

Si el Universo está en continua expansión, hubo un momento en el que todos los

objetos tuvieron que estar juntos  BIG BANG: GRAN EXPLOSIÓN.

Al principio lo hizo rápidamente (fase inflacionaria), luego más lentamente y

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (V)

• La expansión del Universo parte de un

estado inicial extraordinariamente denso y con una temperatura muy elevada

(Temperatura de Planck 1032 K).

• Estas condiciones físicas tiene propiedades desconocidas (singularidad).

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (VI)

• Todo el universo estaba confinado en un punto muy pequeño (infinitesimal).

• En ese punto estaba concentrada toda la materia, la energía y el espacio-tiempo. • El Big Bang no fue la explosión de un

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (VII)

• A partir de la gran explosión, se considera

que el Universo estaba formado por un gas de materia con una altísima temperatura que disminuye a medida que el se expande.

• Al principio se expande muy rápidamente: en 10-32 s multiplica su tamaño en un factor

1060 (fase inflacionaria).

• El Universo se enfría al expandirse,

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (VIII)

• Cuando la temperatura es inferior a 1012 K,

se forman los protones y neutrones.

• A temperaturas inferiores a 1010 K, el 75 %

del universo son núcleos de hidrógeno y el 25 % de núcleos de helio.

• A los 3000 K, los electrones se sitúan cerca de los núcleos formando los primeros

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (IX)

• Durante el primer millón de años, el universo se expande y desciende su

temperatura, lo que permite la formación de átomos.

• Hay regiones de densidad superior a la media, donde la fuerza gravitatoria actúa.

• La materia empieza a formar “grumos”, que arrastran a los objetos de su alrededor

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2.1.2 ORIGEN DEL UNIVERSO (X)

• La gravedad hace que la masa de esas

regiones aumente y su tamaño disminuya. • También provoca que giren en forma de

disco formando las primeras GALAXIAS. • Las galaxias son acumulaciones de materia

en el Universo, formadas por estrellas,

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (I)

• Las estrellas nacen en las nubes moleculares de dimensiones colosales, donde la

densidad de materia es alta y la temperatura baja.

• El hidrógeno molecular forma el 99 % de su masa y el 1 % restante es polvo.

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (II)

• Cada fragmento se contrae debido a la

gravedad, y sigue ganando masa procedente de la nube molecular.

• Esto produce una disminución de la velocidad de rotación, que impide su desintegración.

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (III)

• En el Universo recién formado el único

elemento químico existente es el hidrógeno. • El resto de elementos se formaron en el

interior de las estrellas por reacciones de captura, desintegración, fusión y fisión.

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (IV)

Las etapas que pueden sucederse son:

A) Etapa inicial (Secuencia principal)

• Durante gran parte de la vida de la estrella, la energía la obtiene de la fusión del

hidrógeno, dando lugar a helio.

• Cuando se agota el hidrógeno, no hay

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (V)

• Como consecuencia, la estrella se calienta y es capaz de fusionar el helio para dar

carbono.

• Al agotar el helio, se fusiona el carbono para dar oxígeno.

A partir de este momento tendremos dos

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (VI)

B1) Fase de gigante roja

• Las estrellas de masa baja e intermedia no consiguen fusionar los átomos de carbono y oxígeno en elementos más pesados.

• Las últimas fusiones ocurren en la superficie.

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (VII)

• La dilatación continúa hasta que el núcleo de carbono y oxígeno pierde el control

sobre la superficie y se expande libre en el espacio formando una nebulosa planetaria (nube de gas y polvo).

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (IX)

B2) Fase de supergigante roja

• El proceso es muy parecido al anterior pero más rápido.

• Debido a la enorme gravedad de la estrella el núcleo se seguirá fusionando, convirtiéndose sucesivamente en helio, carbono, neón,

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (X)

• Cuando se queda sin combustible y ha sintetizado hierro, la estrella no puede contrarrestar la fuerza de gravedad.

• Se produce una implosión seguida de una explosión (supernova), que genera una gran luminosidad.

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (XI)

El colapso se detendrá o continuará

indefinidamente dependiendo de la masa del núcleo.

B21) Si el núcleo de la estrella no es diez veces superior a la masa del Sol, el colapso se

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2.1.3 ORIGEN Y EVOLUCIÓN

ESTELAR (XIII)

B22) Si el núcleo de la estrella supera diez veces la masa del Sol, nada puede detener su colapso y continuará hasta que su

densidad sea infinita (agujero negro).

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (I)

Toda teoría científica se construye a partir de un conjunto de conceptos, modelos y

observaciones capaces de explicar los fenómenos estudiados.

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (II)

1) LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

El Universo parece el mismo desde cualquier punto de observación y esto se cumple

independientemente del lugar desde donde se observe.

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (III)

2) PROPORCIÓN RELATIVA DE ELEMENTOS PRIMORDIALES.

En 1948 se propone un modelo que explica la

aparición de elementos ligeros: (hidrógeno 70% y helio 30%) como consecuencia de procesos entre electrones, protones y neutrones.

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (IV)

3) LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS.

La teoría de la relatividad predice que el Universo en sus primeros instantes tuvo una densidad y temperatura extraordinariamente elevadas.

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (V)

En 1965 se probó un detector de microondas extremadamente sensible que registraba un ruido de fondo superior al previsto.

Ese ruido era el mismo para cualquier dirección de observación y época del año.

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2.1.4 PRUEBAS

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2.1.4 PRUEBAS

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2.1.4 PRUEBAS

EXPERIMENTALES DEL BIG

BANG (VIII)

En resumen, la expansión del Universo ha sido gradual durante la mayor parte de su historia.

La idea de un período inflacionario rápido y su aceleración actual se expusieron hace veinte años.

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2.1.4 PRUEBAS

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (I)

Se define como el conjunto formado por una estrella (el Sol), los planetas y sus

satélites, y otros cuerpos que orbitan a su alrededor como los planetas enanos, los asteroides, los cometas, los meteoritos, la materia interplanetaria…

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (II)

• El Sol. • Planetas:

– Internos o rocosos. – Externos o gigantes.

• Planetas enanos. • Satélites.

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (III)

EL SOL (I)

Está constituido por un 81 % de hidrógeno, 18 % de helio y el resto por otros elementos.

Está formado por varias zonas:

• Núcleo: compuesto por 49 % hidrógeno, 49 % helio y el resto por otros elementos es

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (IV)

EL SOL (II)

• Zona radiativa: formada por hidrógeno y helio ionizado, es atravesada por fotones. Su

temperatura disminuye desde 1,5·107 a 6000 ºC.

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (V)

EL SOL (III)

• Cromosfera: capa donde se emite la mayor parte de la luz visible solar y se producen las manchas solares, fáculas y destellos.

• Corona: capa superficial que alcanza los

millones de grados y aparecen las erupciones solares. Su región externa formada por

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(47)

2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (VII)

PLANETAS (I)

Son cuerpos celestes que carecen de luz

propia y describen una órbita elíptica y de poca excentricidad alrededor del Sol.

Tienen dos movimientos:

• Rotación: giran sobre sí mismos

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (VIII)

PLANETAS (II)

Internos: pequeños, terrestres, rocosos, de densidad alta,

rotación lenta, con pocas lunas (Luna de la Tierra y Fobos y

Deimos de Marte) y forma bastante redonda.

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (IX)

PLANETAS (III)

Externos: gigantes, gaseosos, ligeros, hechos de gas y hielo, con rotación rápida, muchos satélites, gran abultamiento

ecuatorial y anillos.

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (X)

PLANETAS ENANOS

Cuerpos con forma esférica y masa, pero no con la suficiente para haber atraído o expulsado a todos los cuerpos a su alrededor y que no son satélites de un planeta o estrella. Ejemplos:

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (XI)

SATÉLITES

Cuerpo celeste que orbita alrededor de otro. La Luna es el satélite de la Tierra que se

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (XIII)

ASTEROIDES

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (XIV)

COMETAS

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2.1.5 EL SISTEMA SOLAR (XVI)

METEORITOS

Partículas generalmente pequeñas (5 a 10 cm.) que procedentes del espacio, caen a la Tierra.

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (I)

Desde que el hombre pisa la Tierra, ha

observado el cielo. Primero a simple vista y después ha usado instrumentos cada vez

más potentes y sofisticados.

Desde mediados del siglo XX, la tecnología espacial ha permitido obtener inmensa

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (II)

Vamos a distinguir dos tipos de exploraciones, la realizada desde la Tierra y desde el

espacio exterior.

Desde la Tierra (I)

Todas las civilizaciones conocían el Sol, la Luna y algunos planetas.

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (III)

Desde la Tierra (II)

1609: Galileo descubre cuatro lunas de Júpiter y las irregularidades de la superficie lunar.

1618: Kepler formula las leyes del movimiento planetario.

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (IV)

Desde la Tierra (III)

1781: descubrimiento de Urano.

1801: descubrimientos de asteroides (Ceres). 1846: descubrimiento de Neptuno.

1930: descubrimiento de Plutón.

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (V)

Desde el espacio exterior (I)

• Satélites: orbitan en torno a la Tierra,

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (VI)

Desde el espacio exterior (II)

• Sondas interplanetarias: se adentran en el espacio abandonando el Sistema Solar o

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2.1.6 EXPLORACIÓN DEL

SISTEMA SOLAR (VII)

Desde el espacio exterior (III)

• Naves tripuladas: cumplen requisitos muy estrictos debido a las necesidades de la

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