Ejercicios: El origen del universo

Explica en qué consiste la teoría del Big Bang e indica hace cuánto tiempo, aproximadamente, se sitúa el origen del universo.

Cita dos evidencias que apoyan la teoría del Big Bang y explica brevemente cada una.

Observa la línea del tiempo del universo (no está a escala): las letras A, B, C y D señalan cuatro acontecimientos — Big Bang, formación del Sol, formación de la Tierra y aparición de la vida — sin indicar cuál es cuál. Identifica qué acontecimiento corresponde a cada letra, ordénalos de más antiguo a más reciente e indica hace cuánto tiempo ocurrió cada uno, aproximadamente.

Hubble observó que la luz de las galaxias lejanas se desplaza hacia el rojo. Explica qué es el corrimiento al rojo y qué conclusión sobre el universo se deduce de esta observación.

Describe las etapas principales de la formación del sistema solar a partir de una nebulosa: colapso de la nube de gas y polvo, formación del Sol en el centro y disco protoplanetario.

¿Qué es la radiación de fondo de microondas? Explica por qué su detección se considera una prueba clave del Big Bang.

Un compañero de curso afirma: «Como desde la Tierra observamos que casi todas las galaxias se alejan de nosotros en cualquier dirección, la Vía Láctea debe ocupar el centro físico exacto del universo donde ocurrió el Big Bang».

1. a) Apóyate en la analogía de la superficie de un globo con puntos dibujados que se infla para rebatir su afirmación: deduce qué observaría un astrónomo situado en cualquiera de las otras galaxias.
2. b) Identifica una limitación importante de esta analogía: explica por qué situar el Big Bang en el «centro interior hueco» del globo es un error conceptual sobre la expansión del espacio.

El divulgador Carl Sagan popularizó la frase «somos polvo de estrellas». Analiza la procedencia de los átomos de tu cuerpo a partir de estos datos: el hidrógeno representa alrededor del $62\,\%$ del total de átomos, el oxígeno el $24\,\%$, el carbono el $12\,\%$ y el hierro un $0,001\,\%$ (esencial en la hemoglobina para transportar oxígeno).

1. a) Justifica por qué el carbono, el oxígeno y el hierro tuvieron que formarse en el interior o en la muerte de estrellas previas y no durante el Big Bang.
2. b) Deduce por qué alrededor de las estrellas de primera generación (Población III, formadas poco después del Big Bang únicamente por hidrógeno y helio) era imposible que existieran planetas rocosos con vida como la nuestra.

En el «calendario cósmico», los $13\,800$ millones de años del universo se condensan en un solo año de 365 días (el 1 de enero a las 00:00 h es el Big Bang y el 31 de diciembre a las 24:00 h es el momento presente).

1. a) Calcula en qué fecha aproximada (mes y día) se formó la Tierra (hace $4\,600$ millones de años) y en qué fecha y hora aproximadas apareció el género humano (Homo, hace unos $2,8$ millones de años). Muestra los cálculos.
2. b) A la vista de estos resultados, rebate el argumento antropocéntrico de que el universo existe con el propósito principal de albergar a la especie humana, comparando la fracción temporal que ocupa nuestra existencia frente a la del cosmos.