Ciencias de la Tierra · Ciencias de la Tierra y el Espacio
La Tierra en el universo · El universo y el sistema solar
El origen del universo
Una noche despejada, lejos de las luces de la ciudad, en el Big Bend National Park de Texas o en Cherry Springs, Pensilvania, puedes ver miles de estrellas. La luz que llega a tus ojos desde cada una salió de ella hace años, siglos o millones de años: observar el cielo es observar el pasado. La cosmología es la rama de la ciencia que reconstruye, a partir de esa luz, el origen y la evolución del universo.
El modelo del Big Bang
Al medir la luz emitida por galaxias lejanas, los astrónomos observaron sistemáticamente que sus líneas espectrales estaban corridas hacia el rojo, y que cuanto más lejos se encontraba una galaxia, mayor era ese corrimiento: todas parecían alejarse de nosotros a enormes velocidades. ¿Por qué se separan casi todas las galaxias entre sí en vez de moverse de forma aleatoria?
Practica★☆☆Sin empezar
Explica en qué consiste la teoría del Big Bang e indica hace cuánto tiempo, aproximadamente, se sitúa 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.
La expansión del universo: ley de Hubble y corrimiento al rojo
La analogía del globo
Infla un globo con puntos dibujados: al crecer, cada punto se aleja de todos los demás, y los más separados se alejan más rápido. Desde cualquier punto parece que los otros se alejan de él, así que ningún punto es el centro. Los puntos son galaxias y la superficie de goma es el espacio.
Practica★★☆Sin empezar
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…
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.
Un compañero de clase afirma: «Como desde la Tierra observamos que casi todas las galaxias se alejan de nosotros en cualquier dirección, la Vía Láctea debe ocupar el…
Un compañero de clase 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».
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.
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.
Formación de galaxias, estrellas y elementos químicos
Nucleosíntesis primordial
En los primeros minutos, cuando el universo estaba lo bastante caliente y denso, los protones y neutrones se fusionaron en núcleos ligeros. El resultado fue aproximadamente 75% de hidrógeno y 25% de helio en masa, con trazas de deuterio y litio. Al enfriarse, la fusión se detuvo y no se formaron núcleos más pesados.
Las mediciones en nubes de gas antiguas coinciden con esas proporciones, y esa coincidencia es una evidencia importante del Big Bang.
Del gas a un sistema solar
Nuestro sistema solar se formó hace unos 4.6 mil millones de años a partir de una nebulosa solar, una nube de gas y polvo enriquecida con elementos pesados de estrellas anteriores.
Practica★★☆Sin empezar
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…
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.
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…
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).
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.
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.
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…
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.
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…
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).
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.
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.
Vuelve al principio: Si mirar lejos es mirar al pasado, la luz más lejana y antigua que podemos observar es la radiación de fondo de microondas, que nos muestra cómo era el universo solo 380,000 años después del Big Bang.
Resumen
¡A practicar! 3 ejercicios de nivel medio en este apartado