El Universo, concepto, teorías sobre su origen y expansión

El universo es concebido como la unificación completa y total del espacio-tiempo, autoexpansión, materia, energía, impulso, leyes físicas y constantes que rigen y permiten la diversidad infinita del cosmos. La evidencia experimental indica que las leyes físicas que gobiernan el universo son constantes e iguales a lo largo de su extensión y evolución, generando un entorno homogéneo e isotrópico.

 
 

Introducción

La ciencia conceptualiza el universo como un conjunto autónomo que comprende materia y energía integradas en el espacio-tiempo, regulado primordialmente por leyes causales, en el que se distinguen por lo menos tres dimensiones espaciales y una temporal, aunque no se pueden desestimar experimentalmente dimensiones complementarias. Observaciones astronómicas sugieren que el universo tiene una antigüedad de 13 799±21 millones de años (con un intervalo de confianza del 68%, entre 13,778 y 13,820 millones de años) y se extiende al menos 93 000 millones de años luz.

universo

 
 

Durante la fase inicial del Big Bang, se especula que el universo estuvo compuesto por un plasma caliente y denso. Conforme transcurrió la expansión, la temperatura se redujo lo suficiente como para permitir la formación de átomos. En esa época, la energía se desacopló de la materia y se propagó libremente por el espacio. La energía restante prosiguió enfriándose al tiempo que el universo se expandía y actualmente constituye la radiación de fondo cósmica en microondas. Esta emisión de fondo es asombrosamente homogénea en todas las direcciones, hecho que los cosmólogos han intentado justificar como consecuencia de un período inicial de inflación cósmica después del Big Bang.

El cosmos conocido alberga agrupaciones de galaxias, cúmulos de estas y estructuras colosales denominadas supercúmulos, junto con materia intergaláctica. A pesar de la tecnología avanzada disponible en la actualidad, aún no se dispone de una medida precisa de su dimensión. La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares específicos: galaxias, estrellas, planetas... No obstante, se presume que el 90% de la masa total es oscura y no es posible percibirla mediante la observación directa.


El término "universo" deriva del latín universus y se refiere a todo lo que es perceptible de manera física. Dentro de esta definición se engloban las distintas formas y manifestaciones de la materia y la energía, las leyes físicas que las rigen, y la totalidad del espacio y el tiempo, cuyo alcance es incalculable, aunque algunos expertos sostienen que, si bien el universo es realmente vasto, también es limitado y se encuentra en constante expansión.

 

Por tanto, podemos decir que: El universo es todo lo que existe, incluyendo la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Se cree que el universo se originó hace unos 13.800 millones de años a través de una gran explosión conocida como el Big Bang. Desde entonces, el universo se ha expandido y evolucionado, formando galaxias, estrellas, planetas y otras estructuras cósmicas. El universo es vasto e infinito, y se cree que contiene miles de millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas y planetas. La investigación científica sobre el universo es una de las áreas más emocionantes y desafiantes de la ciencia, y los científicos continúan haciendo nuevos descubrimientos y teorías sobre la naturaleza y el origen del universo.

 

Origen y evolución del Universo

A pesar de la falta de pruebas experimentales concluyentes y de las incertidumbres que persisten, el enigma del origen y la evolución del universo sigue siendo un asunto sin resolver. No obstante, la cosmología ha experimentado un progreso espectacular desde tiempos remotos, cuando las teorías acerca del origen del universo se basaban en ingenuas creencias mito-religiosas. Actualmente, se trabaja con hechos que requieren múltiples investigaciones y comprobaciones antes de alcanzar una conclusión definitiva.

Hasta hace unas pocas décadas se creía que las nubes de gas y polvo interestelar se condensaban para originar protogalaxias, es decir, embriones de galaxias, y que dentro de ellas se formaban protoestrellas, los embriones de estrellas, que luego darían lugar a la formación de las estrellas que conformarían una galaxia irregular. A medida que esta se contrajera en el plano ecuatorial, y posiblemente bajo el efecto de fuerzas gravitatorias, se desarrollarían brazos espirales abiertos en los que se hallaría el polvo del que surgirían otras estrellas.

De acuerdo a teorías previas, se pensaba que una secuencia continua de nacimientos estelares ocurriría siempre y cuando hubiera suficiente materia interestelar, seguida por una disminución en la tasa de formación estelar, a medida que las estrellas envejecían y los brazos espirales de la galaxia se acercaban al núcleo. Sin embargo, esta idea simplista ha sido superada por investigaciones más recientes. Se ha descubierto que este proceso es mucho más complejo de lo que se creía anteriormente.

Se piensa que la formación de una galaxia espiral o elíptica está determinada por diversos factores, como la masa de la concentración inicial, la velocidad de rotación, la turbulencia del gas y la fuerza del campo magnético. No se considera que una galaxia tenga que atravesar todas las etapas, desde irregular a elíptica, porque las galaxias irregulares generalmente tienen masas mucho más pequeñas que las gigantes elípticas y las espirales.

También se tiene conocimiento de que en los centros de las galaxias se producen fenómenos altamente energéticos, tales como las erupciones que se registran en la galaxia M82, donde se evidencian emisiones de gas a velocidades de miles de kilómetros por segundo. La presencia de un brazo espiral que se encuentra en expansión puede ser una consecuencia de una explosión previa en ese lugar.


La teoría actualmente más aceptada sobre el origen del universo, fue propuesta por el sacerdote belga Lemaître, quien utilizó las ecuaciones de Einstein para llegar a la conclusión (en oposición a lo que pensaba Einstein) de que el universo no era estático, sino que tenía un principio. Esta es la teoría del Big Bang, la cual describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad. Durante un periodo rápido de inflación cósmica, se eliminaron todas las irregularidades iniciales. Posteriormente, el universo se expandió, se enfrió y se volvió menos denso. Las pequeñas variaciones en la distribución de la masa dieron lugar a la formación de cúmulos de galaxias, los cuales se pueden observar en el universo actual.

Expansión del Universo

Durante las últimas décadas, han convivido dos teorías principales: la del universo estacionario y la del universo en expansión. La teoría estacionaria sostiene que el universo siempre ha sido y será igual en todas partes y en todo momento. Mientras las galaxias se alejan y el universo se expande, nuevas nubes de hidrógeno se forman, lo que mantiene constante la densidad media del universo.

En la actualidad, la teoría más aceptada entre la comunidad científica describe la expansión del universo a partir del Big Bang, una explosión que liberó toda la energía y materia contenida en un átomo original. En los primeros instantes, la temperatura era extremadamente alta, pero fue disminuyendo rápidamente a medida que se formaban grandes nubes de gas que dieron origen a las galaxias. De esta forma, el universo evolucionó de una etapa dominada por la energía a otra en la que la materia prevalece, lo que corresponde a la fase actual. Esta teoría contrasta con la del universo estacionario, que sostenía que el universo era homogéneo e inmutable en todas partes y en todo momento.

La expansión del universo es el fenómeno por el cual el espacio entre las galaxias se está expandiendo con el tiempo. Fue descubierto por primera vez en la década de 1920 por el astrónomo Edwin Hubble, quien observó que las galaxias se alejaban de la Vía Láctea y que cuanto más lejos estaban, más rápido se alejaban.

La teoría predominante es que el universo comenzó a expandirse desde un estado extremadamente denso y caliente hace unos 13.800 millones de años, durante el Big Bang. Desde entonces, el universo se ha estado enfriando y expandiendo, lo que ha llevado a la formación de las galaxias y la distribución actual de la materia en el universo.

Se cree que la expansión del universo se acelera debido a la energía oscura, una forma de energía aún desconocida que parece estar presente en todo el universo y que contrarresta la fuerza gravitatoria que frenaría la expansión. Esto significa que las galaxias se alejan cada vez más rápido, incluso a distancias relativamente cercanas.

La expansión del universo se mide en términos de la constante de Hubble, que indica la velocidad a la que las galaxias se alejan unas de otras. Esta constante se ha refinado a lo largo del tiempo gracias a observaciones más precisas y ha llevado a una mejor comprensión de la historia y la evolución del universo.  

Últimos descubrimientos del universo

Hay muchos descubrimientos interesantes en curso y que se han anunciado recientemente en el campo de la astronomía y la cosmología. Aquí hay algunos ejemplos:

  • La primera imagen de un agujero negro: En 2019, los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro, obtenida gracias al Event Horizon Telescope, una red de telescopios alrededor del mundo. La imagen muestra un anillo brillante alrededor de la sombra oscura del agujero negro en el centro de la galaxia M87.

  • Detección de ondas gravitacionales: Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo causadas por eventos cósmicos violentos, como la fusión de dos agujeros negros. En 2015, los científicos anunciaron la detección de las primeras ondas gravitacionales con el detector LIGO.

  • Descubrimiento de exoplanetas: Los exoplanetas son planetas que orbitan estrellas diferentes al Sol. En 2021, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de más de 4.000 exoplanetas usando datos del telescopio espacial Kepler y otros telescopios.

  • Nuevos datos sobre la expansión del universo: Los científicos han estado midiendo la tasa de expansión del universo durante décadas, y en los últimos años, los datos parecen indicar que la expansión se está acelerando en lugar de desacelerar. Esto sugiere la existencia de una misteriosa energía oscura que está impulsando la expansión.

  • El telescopio espacial James Webb: Se espera que el telescopio espacial James Webb sea lanzado en octubre de 2021. Será el telescopio más grande y poderoso jamás construido, y se utilizará para estudiar todo, desde planetas cercanos hasta galaxias distantes.

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Kilo tapias peralta Escobar

Soy el fundador de Corporación KRONOZ, divulgador de ciencia, amante de la naturaleza, y fiel creyente del error y superación del ser humano, “El tiempo es solo una mera ilusión, el pasado, el presente y el futuro, existen simultáneamente, como parte de un rompecabezas, sin principio ni final”.

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