Exercicis: L'origen de l'univers

Explica en què consisteix la teoria del Big Bang i indica fa quant de temps, aproximadament, se situa l'origen de l'univers.

Cita dues evidències que donen suport a la teoria del Big Bang i explica breument cadascuna.

Observa la línia del temps de l'univers (no està a escala): les lletres A, B, C i D assenyalen quatre esdeveniments — Big Bang, formació del Sol, formació de la Terra i aparició de la vida — sense indicar quin és quin. Identifica quin esdeveniment correspon a cada lletra, ordena'ls de més antic a més recent i indica fa quant de temps va passar cadascun, aproximadament.

Hubble va observar que la llum de les galàxies llunyanes es desplaça cap al vermell. Explica què és el desplaçament cap al vermell i quina conclusió sobre l'univers es dedueix d'aquesta observació.

Descriu les etapes principals de la formació del sistema solar a partir d'una nebulosa: col·lapse del núvol de gas i pols, formació del Sol al centre i disc protoplanetari.

Què és la radiació de fons de microones? Explica per què la seva detecció es considera una prova clau del Big Bang.

Un company de classe afirma: «Com que des de la Terra observem que gairebé totes les galàxies s'allunyen de nosaltres en qualsevol direcció, la Via Làctia ha d'ocupar el centre físic exacte de l'univers on va tenir lloc el Big Bang».

1. a) Recolza't en l'analogia de la superfície d'un globus amb punts dibuixats que s'infla per rebatre la seva afirmació: dedueix què observaria un astrònom situat en qualsevol de les altres galàxies.
2. b) Identifica una limitació important d'aquesta analogia: explica per què situar el Big Bang al «centre interior buit» del globus és un error conceptual sobre l'expansió de l'espai.

El divulgador Carl Sagan va popularitzar la frase «som pols d'estrelles». Analitza la procedència dels àtoms del teu cos a partir d'aquestes dades: l'hidrogen representa al voltant del $62\,\%$ del total d'àtoms, l'oxigen el $24\,\%$, el carboni el $12\,\%$ i el ferro un $0,001\,\%$ (essencial en l'hemoglobina per transportar oxigen).

1. a) Justifica per què el carboni, l'oxigen i el ferro es van haver de formar a l'interior o en la mort d'estrelles prèvies i no durant el Big Bang.
2. b) Dedueix per què al voltant de les estrelles de primera generació (Població III, formades poc després del Big Bang únicament per hidrogen i heli) era impossible que existissin planetes rocosos amb vida com la nostra.

En el «calendari còsmic», els $13\,800$ milions d'anys de l'univers es condensen en un sol any de 365 dies (l'1 de gener a les 00:00 h és el Big Bang i el 31 de desembre a les 24:00 h és el moment present).

1. a) Calcula en quina data aproximada (mes i dia) es va formar la Terra (fa $4\,600$ milions d'anys) i en quina data i hora aproximades va aparèixer el gènere humà (Homo, fa uns $2,8$ milions d'anys). Mostra els càlculs.
2. b) En vista d'aquests resultats, rebat l'argument antropocèntric que l'univers existeix amb el propòsit principal d'albergar l'espècie humana, comparant la fracció temporal que ocupa la nostra existència respecte a la del cosmos.