La expansión del universo
21
El universo se expande Raúl Manso Arribas e Iván González García (1º Bachillerato A)
Transcript of La expansión del universo
El universo se expande
Raúl Manso Arribas e Iván González García (1º Bachillerato A)
¿Quiénes fueron Edwin Hubble y Milton Humason?
Milton Humason ayudó a la construcción de un telescopio en Los Ángeles con sus mulas. Empezó siendo portero y electricista del observatorio pero un día, cuando tuvo que sustituir al ayudante nocturno, descubrió que tenía bastante talento en el manejo del telescopio.
A finales de 1920 él ya realizaba sus propias observaciones y tenía su propio ayudante.
Su maestro era Edwin Hubble y los dos se dedicaban a medir el efecto Doppler de la luz de las galaxias conocidas.
Cada observación la realizaban minuciosamente y por ello debían de seguir una serie de procedimientos muy pautados para tener el mínimo margen de error en cada una de dichas observaciones.
La expansión del Universo
En 1929, Edwin Hubble midió las distancias a la Tierra de varias galaxias y comprobó que se alejan unas de otras.
La ley de Hubble establece que la velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia:
V = H0 D• V es la velocidad de alejamiento (km/s)• D es la distancia a la Tierra (Megaparsec: Mpc;
1 pc = 3,26 años-luz)• H0 es la constante de Hubble
¿Cómo midió Hubble las distancias y la velocidad de las galaxias?
La luz que llega a la Tierra desde las estrellas de las galaxias es una mezcla de radiaciones de distintas longitudes de onda (l)
Esta mezcla puede separarse mediante un espectroscopio y obtener de ese modo un espectro.
El espectro contiene los colores del arco iris.
Sobre los colores del espectro aparecen unas bandas oscuras que se deben a la absorción de diferentes elementos químicos.
Cada elemento químico tiene su propio espectro de absorción (es como su código de barras)
Si analizamos mediante un espectroscopio la luz que nos llega del Sol observamos en el espectro bandas de absorción.
La luz del sol ha atravesado gases que han absorbido ciertas longitudes de onda.
Algunos de estos elementos sabemos que no pueden existir en la atmósfera de nuestro planeta, por lo que hemos de concluir que se encuentran en el Sol.
Así se llega a la conclusión de que el Sol está formado principalmente por hidrógeno y helio.
Hubble midió la posición de las bandas de absorción de determinados elementos químicos presentes en varias galaxias y la comparó con la posición que tienen esas bandas en los espectros obtenidos en el laboratorio.
Descubrió que las bandas de absorción estaban desplazadas hacia longitudes de onda mayores (rojo).
Además ese desplazamiento era más acusado en las galaxias más alejadas.
Este fenómeno se conoce como desplazamiento hacia el rojo y se debe al efecto Doppler.
El efecto Doppler establece que cuando una onda es emitida por un objeto en movimiento, la l percibida por un observador es diferente a la emitida por el objeto:• La l es mayor si el objeto se aleja del observador.• La l es menor si el objeto se acerca al observador.
Este efecto se produce con las ondas sonoras:• Si un objeto que emite un sonido se acerca a nosotros el sonido se
percibe más agudo (l menor).• Si un objeto que emite un sonido se aleja de nosotros el sonido se
percibe más grave (l mayor).
Este efecto también se produce con las ondas luminosas:• Si un objeto que emite luz se acerca a nosotros su luz presentará
una l más corta (violeta).• Si un objeto que emite luz se aleja de nosotros su luz presentará
una l mayor (rojo).• Este efecto no lo captamos directamente con la vista pero si con el
espectroscopio y las bandas de absorción.
Big Bang El fenómeno del desplazamiento hacia el rojo de la luz
procedente de casi todas las galaxias implica que todas se están separando unas de otras a gran velocidad. El Universo se expande.
Cada minuto que pasa se hace más grande. Hace una hora el Universo era más pequeño y hace un mes era mucho más pequeño.
Si llevamos el razonamiento al límite, extrapolando hacia atrás, hace miles de millones de años debió existir un momento en que todo el Universo estaba contenido en un único punto. Ese sería el origen del Universo.
El modelo del Big Bang induce que según el actual ritmo de expansión el t = 0 tuvo que ser hace unos 13700 millones de años.
En el instante t = 0 toda la materia del Universo, todas las fuerzas que actúan sobre ella, la energía, el espacio y el tiempo se encontraban bajo la forma de una singularidad.
Una singularidad es un punto infinitamente denso y caliente, de radio nulo que se encuentra en unas condiciones que la física actual no puede describir.
Esta singularidad es tan inestable que produjo una gran explosión a partir de la cual surgió el espacio y el tiempo.
Así el Universo empezó a expandirse empujado por la energía oscura y enfriándose cada vez más.
Durante el primer segundo de existencia del Universo sucedieron tantas cosas que los físicos han tenido que dividirlo en eras.
El modelo teórico que explica la formación del Sistema Solar es el de la teoría de la acreción.
Acreción significa crecimiento por adición. Se basa en la condensación de la materia y la fuerza de la gravedad.
Según la teoría, hace unos 5000 millones de años se produjo la explosión de una supernova en el extremo de uno de los brazos de la Vía Láctea.
La onda expansiva de la supernova pudo provocar el colapso y condensación de una nebulosa que, además, fue contaminada con el polvo cósmico de la supernova.
Esta nebulosa comenzó a girar convirtiéndose en un inmenso disco.
El centro del disco se contrajo y comenzó a condensarse H y He hasta formarse una protoestrella.
Cuando en la protoestrella se alcanzó la temperatura adecuada empezaron a tener lugar las reacciones de fusión del H y, en este instante, el Sol se encendió.
El Sol comenzó a emitir una gran cantidad de energía radiante que expulsó a los elementos más ligeros (H, He, y, en menor medida, C y O) hacia el exterior del disco.
En la parte más cercana al Sol se concentraron elementos más pesados (C, O, Ne, Mg, Si, Fe)
El sistema solar se formó a partir de una nebulosa por condensación gravitatoria.
Protosol
Disco
Los vientos solares (energía radiante) debieron empujar a los elementos más ligeros
Se forma un anillo de H, He, H2O
Los elementos pesados permanecen en el interior (C, O, Ne, Mg, Si, Fe)
En la parte del disco más cercana al Sol se formaron remolinos que irían atrapando al polvo cósmico desarrollándose 2 tipos de procesos:
• Coagulación: las partículas de polvo se fueron pegando unas a otras hasta formar partículas mayores llamadas planetesimales.
• Acreción: La fuerza de la gravedad actuó sobre los planetesimales y provocó el impacto de unos contra otros. Estos choques irían uniendo estos planetesimales formando estructuras cada vez mayores que irían ejerciendo mayor gravedad.
Fueron apareciendo protoplanetas que irían barriendo los fragmentos más pequeños que encontraban en su órbita (meteoritos).
Los protoplanetas irían creciendo y terminarían por dominar en su órbita constituyendo los planetas.
Debieron formarse planetesimales por coagulación
Las colisiones de los planetesimales van a determinar la formación de los protoplanetas (acreción)
En la parte más externa del disco se produciría la condensación del H y He expulsados por la radiación del Sol.
Esta condensación daría lugar a la formación de los planetas gaseosos externos del Sistema Solar.
A su alrededor se formarían sistemas de satélites con los elementos más pesados.
En el Universo podrían existir cien mil millones de sistemas solares como el nuestro, agrupados en galaxias. La nuestra es la Vía Láctea.
¿Qué tipos de galaxias se conocen?
Se conocen 4 tipos de galaxias(fueron estudiadas por Hubble):-Irregulares (1)-Globulares (2)-Elípticas (3)-Espirales (4)
(1)
(2) (3)
(4)
Las galaxias tienen diferentes maneras de formarse, por ejemplo los brazos de la galaxias espirales se pueden formar por si mismos al girar o por el encuentro gravitatorio de dos galaxias.
Existe un 5 tipo de galaxias llamadas ‘’galaxias anulares’’ que surgen cuando se encuentran una galaxia densa y compacta con una mayor.
