Universo

Universo

Se conoce como ‘universo’ al conjunto de todo lo que existe, todo el espacio y toda la materia que lo llena, representada en estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos celestes, así como la energía, el tiempo y las leyes de la física que lo gobiernan.

La palabra universo deriva del latín universus, unión de (uno) y versus (envuelto), es decir, ‘todo envuelto en sí mismo’.

La creación del universo se debate entre una realidad explorada por la ciencia, fundamentada pero no conclusiva, y otra en el terreno de las religiones. Todas forman un conjunto de hipótesis, algunas de las cuales, resultan suficientemente sólidas para extraer respuestas nuevas y cambiantes.

El universo para la astronomía

En astronomía, el universo es el conjunto de cuerpos celestes como planetas, estrellas, galaxias, polvo y gases difusos que rodean la Tierra. El estudio astronómico del universo físico tiene como objetivo proporcionar un marco descriptivo e interpretativo de su estructura espacial y su evolución temporal.

La rama de la ciencia que se ocupa de este estudio es la cosmología. A través de ella, se realizan observaciones astronómicas, como, por ejemplo, las posiciones e intensidades de radiación luminosa de las galaxias y de principios físicos derivados de experimentos de laboratorio e inducción matemática.

Uno de los hallazgos en la astronomía, fue en 1923, cuando Edwin Powell Hubble, uno de los astrónomos más importantes del siglo XX, descubrió la existencia de otras galaxias. Más relevante aún, fue quien enunció la ley del corrimiento al rojo en 1929, también conocida como ley de Hubble.

La observación espectroscópica de objetos astronómicos permitió al Hubble resaltar el desplazamiento hacia el rojo de las líneas espectrales de las galaxias y los espectros de las estrellas, demostrando que las galaxias se estaban alejando unas de otras, y por ende, la expansión del universo.

Origen

Origen del Universo

La cosmología es la ciencia que se ocupa de estudiar el origen y evolución del universo desde la antigüedad hasta la actualidad. En comparación con el pasado, hoy la ciencia ofrece una visión totalmente diferente del universo: una exploración más amplia del espacio y un estudio más detallado sobre el nacimiento de las estrellas y sus movimientos. Todo esto ha llevado a la conclusión de que el universo aún está en constante evolución.

Teoría del Bing Bang

Basada fundamentalmente en la teoría de la relatividad general de Einstein, la teoría del Big Bang es la hipótesis científica más acreditada sobre el origen del universo, planteada en el siglo XX. Esta teoría propone que todo comenzó hace unos 13.800 millones de años con una violenta explosión del átomo primordial, en la que se concentraba una cantidad increíble de energía reprimida en una esfera muy pequeña con muy alta densidad y alta temperatura.

Según el físico ruso George Gamow, el primero en utilizar el término Big Bang, el universo era originalmente muy denso y caliente y, solo después de la ‘majestuosa explosión’, se enfriaría, favoreciendo la agregación de partículas de materia, la formación de núcleos, estrellas y galaxias, y el comienzo de su evolución.

Tras el descenso de la temperatura de 1010 grados kelvin (K) a 4.000 K, se habrían formado los núcleos de helio, los núcleos de deuterio y los átomos, y si bien el universo estaba compuesto principalmente por gases ionizados en expansión, también se produjo la radiación de fondo que se puede observar hoy.

Creacionista

‘Creacionismo’ es el nombre que se le da a la convicción de que la historia de la creación del Génesis es la verdad literal sobre cómo se formó el mundo. Según los creacionistas cristianos, el universo y todo lo que hay en él fue creado por Dios en seis días, en un tiempo que los eruditos bíblicos han calculado hace poco más de 6.000 años.

Los relatos científicos de la evolución biológica y cosmológica están respaldados por una gran cantidad de evidencia y datos; sin embargo, los creacionistas rechazan esta evidencia y llaman a su teoría ‘la ciencia de la creación’. Los científicos de la creación apuntan a demostrar a través de los métodos de la ciencia misma, que el relato del Génesis es esencialmente correcto.

Un componente clave de ese esfuerzo es la ‘geología de inundaciones’, donde algunos geólogos que tienen un doctorado en la materia, observan el registro geológico y fósil y argumentan que la interpretación correcta de la evidencia es que la Tierra tiene realmente 6.000 años. Según estos geólogos, la enorme grieta del Gran Cañón es evidencia de que hubo una gran inundación, tal como la Biblia lo describe en la historia de Noé.

Teoría del multiverso

Según la física contemporánea, la teoría del multiverso establece que en el espacio de cuatro dimensiones puede haber más universos desconectados. Cada universo también se denomina dimensión paralela. Por lo tanto, según los teóricos, la realidad visible es solo una entre las muchas frecuencias invisibles presentes dentro de un multiverso; además, algunos afirman que todos los seres humanos viven en este mismo instante vidas paralelas en otros universos coexistentes.

Más específicamente, es necesario enfatizar que la teoría del multiverso se basa en bases científicas y cálculos matemáticos, por ejemplo ecuaciones complejas, observaciones y medidas según las cuales todas las realidades superpuestas y simultáneas, aunque sean microscópicas, están destinadas a colapsar en una realidad única.

Teoría de la inflación cósmica

La inflación cósmica se refiere a una breve fase de expansión monstruosamente acelerada, que dice que tuvo lugar justo después del Big Bang.

De acuerdo a esta teoría, el universo se ha estado expandiendo y enfriando lentamente desde su inicio hace unos 13.800 millones de años. La expansión y el enfriamiento explican precisamente muchas características del universo presente y pasado. Esta hipótesis encuentra un problema en la teoría del Big Bang, donde las condiciones iniciales del universo están fijadas con precisión, y en tal efecto, las encuentran improbables.

Según el astrónomo y cosmólogo Alan Guth, incluso si el universo hubiera hecho una entrada desordenada, con una distribución de energía muy heterogénea y una curvatura complicada, una expansión breve y brutal, habría diluido la energía hasta distribuirla uniformemente y suavizaría cualquier curvatura en el espacio.

Después de este breve período de inflación, el universo habría seguido expandiéndose, pero al ritmo moderado de la teoría del Big Bang, desde las condiciones adecuadas para que su contenido evolucionara hacia las estrellas y galaxias que se ven hoy.

Elementos

Según la ciencia, se conocen 118 elementos químicos diferentes en el universo, 94 de los cuales se encuentran naturalmente en la Tierra. Aparte del hidrógeno y el helio, que han existido desde el comienzo del universo, todos los demás elementos naturales se han formado dentro de varias generaciones de estrellas mediante reacciones termonucleares.

Los astrónomos han descubierto que las abundancias relativas de elementos químicos naturales son aproximadamente las mismas en todo el universo. Esta composición ‘universal’ es:

  • Hidrógeno                 73,9%
  • Helio                             24%
  • Oxigeno                  0,085%
  • Carbono                  0,036%
  • Nitrógeno              0,0112%
  • Neón                         0,011%
  • Hierro                     0,003%
  • Silicio                      0,003%
  • Magnesio               0,003%
  • Azufre                   0,0018%
  • Todos los otros   0,0012%

La abundancia en la Tierra de estos elementos y en los otros planetas es diferente, ya que estos cuerpos están formados con los elementos más pesados, los otros se han evaporado desde entonces. La tabla de Mendeleev (tabla periódica de los elementos) agrupa todos los elementos conocidos según su peso atómico, desde el más ligero, el hidrógeno, hasta el más pesado, el uranio natural.

Expansión del universo

Según la ciencia, después de la ocurrencia del Big Bang, el universo comenzó su camino de expansión. El factor que impide su expansión infinita, provocando una desaceleración real, es la atracción gravitacional que tiende a reducir la distancia entre galaxias y la tasa de expansión.

Esta atracción gravitacional depende de la densidad del universo, es decir, de la cantidad de materia presente: si la densidad es tal que impide la expansión del universo, entonces éste dejaría de expandirse y se contraería sobre sí mismo.

Todas las evidencias de la expansión del universo se han ido acumulando durante unos 60 años. La primera pista importante es el corrimiento al rojo, donde un cuerpo celeste, ya sea una galaxia o estrella, emite o absorbe algunas longitudes de onda de luz con más fuerza que otras. Si la galaxia se aleja de la Tierra, estas características de emisión y absorción se desplazan a longitudes de onda más largas, es decir, se vuelven más rojas a medida que aumenta la velocidad de recesión.

Las mediciones de Hubble indicaron que el efecto de corrimiento al rojo de una galaxia distante es mayor que el de una más cercana a la Tierra. Esta relación, ahora conocida como ley de Hubble, es justo lo que cabría esperar en un universo en expansión uniforme.

La ley de Hubble expresa que la velocidad de recesión de una galaxia es igual a su distancia multiplicada por una cantidad llamada constante de Hubble. El efecto de desplazamiento al rojo en las galaxias cercanas es relativamente sutil y requiere una buena instrumentación para detectarlo. Por el contrario, el corrimiento al rojo de objetos muy distantes es un fenómeno asombroso; algunos parecen alejarse a más del 90% de la velocidad de la luz.

Fin del universo

Actualmente, la física todavía está lejos de poder responder a la pregunta de cuál será el destino final del universo de una manera inmutable.

Sin embargo, sobre la base de los datos teóricos recopilados hasta ahora, es posible decir que el universo no colapsará, ya que parece plano y se adhiere a la hipótesis del principio cosmológico, a saber, isotropía y homogeneidad. Por lo tanto, para obtener una teoría decisiva y preponderante sobre el destino último del universo, la física deberá dar otros pasos más hacia delante.

Según la Relatividad General, la curvatura del espacio está determinada por la masa. En este sentido, los matemáticos distinguen tres clases de curvatura: cero, positiva y negativa.

  • Universo abierto: si la curvatura es negativa, la masa no es suficiente para bloquear la expansión del universo, por lo que está destinado a expandirse para siempre.
  • Universo plano o euclidiano: si la curvatura es cero, la expansión se ralentiza gradualmente hasta detenerse.
  • Universo cerrado: si la curvatura es positiva, el espacio contiene suficiente masa para detener la expansión y, por lo tanto, el universo no es infinito, aunque no tiene fronteras.

El destino pronosticado por las teorías del universo abierto y el universo plano es similar: en ambos casos, el espacio se convertiría en un lugar desolado, cada vez más oscuro y con una temperatura cercana al cero absoluto.

La teoría del universo cerrado, por otro lado, asume un escenario en el que las galaxias comenzarán a acercarse hasta que el cosmos implosione sobre sí mismo en un proceso opuesto al Big Bang, llamado "Big Crunch".

La teoría del "Big Freeze" es otra hipótesis donde se cree que dentro de un billón de años, la expansión indefinida del universo será la causa de la extinción de todas las estrellas, creando así un universo frío donde la vida será imposible.

En cuanto a la teoría del "Big Rip", la cual es conocida como el gran desgarramiento, supone que la continua expansión del universo creará más energía oscura, disminuyendo de esta manera la fuerza de la gravedad, lo que haría perder el equilibrio de todas las cosas, hasta disgregarse completamente.

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