Preguntas

1-¿que sabe la ciencia hoy del universo?
2-¿que sabemos sobre su movimiento,su edad ,su forma?
3-¿como se lleno de astros?
4¿como se inicio todo esto?
5-¿como se midenlas distancias?
6-¿que dimenciones tiene el universo?
7-¿cuantos tipos de astros hay?

respuestas del el trabajo

La teoría de la relatividad general postulada por el físico Albert Einstein (1879-1955), nacido en Alemania y naturalizado estadounidense, proporciona el marco teórico para conocer la estructura del Universo a gran escala. La relatividad es, en esencia, una nueva teoría de la gravedad, la primera que se enunció después de la del científico y matemático inglés Isaac Newton(1642-1727).

La relatividad convierte a la teoría de la gravitación de Newton en el estudio de la geometría del espacio o, mejor dicho, del espacio-tiempo (ver recuadro).

Para estudiar los movimientos se necesita conocer la posición de los cuerpos en el espacio y en el tiempo. Especificando ambas cosas se está dando la ubicación en el espacio-tiempo.

No es esta una materia fácil de digerir, y por eso se hace necesario buscar una analogía para entenderla. Representemos, pues, el espacio tridimensional en una superficie elástica de solo dos dimensiones. Las masas del espacio se representan mediante bolitas de acero de distinto tamaño puestas sobre esa superficie. Las más grandes deformarán más la superficie elástica en torno a ella. Una bolita rodando sobre la superficie avanzará en línea recta siempre que no haya otra bolita en su cercanía; pero si en la vecindad se encuentra con otra masa (otra bolita) será desviada de su trayectoria.

Los científicos Herbert Friedman, astrónomo nacido en Estados Unidos en 1916, y Georges Lemaître, astrónomo belga (1894-1966), se encargaron de buscar las soluciones a las ecuaciones de Einstein y probar así la “teoría del Universo en expansión”. Sus estudios los llevaron a formular dos tipos de soluciones:

• las que predicen que la actual etapa de expansión terminará cuando el Universo se detenga, y que luego vendrá una fase de contracción, para terminar en un mismo punto, tal como empezó. Después, el Universo, como el ave fénix, renacería de sus cenizas en otra gran explosión inicial;
• las que dicen que el Universo no sería capaz de detenerse en su expansión y, al seguir creciendo eternamente, iría muriendo de frío.

Hay una posibilidad intermedia, crítica: el Universo tendría la capacidad de frenar la expansión, pero en el infinito. Solo en este caso podría creerse en que tiene una geometría plana que obedecería a los principios enunciados por Euclides (geometría tradicional). Además, sería de tamaño infinito.

Si, por el contrario, fuera correcta la teoría de un Universo capaz de frenar su expansión, concluiríamos que su espacio es finito pero ilimitado. Tendría que aplicarse la geometría esférica. Una esfera tiene una superficie finita, pero es ilimitada pues no existe un punto determinado en el cual se acabe. La razón es que la superficie de una esfera tiene dos dimensiones, pero se curva en una tercera.

Aplicando este razonamiento al espacio, tendríamos que este es tridimensional, pero se curva en una cuarta dimensión; así, si un viajero caminara en línea recta sin cambiar jamás su dirección, terminaría por llegar al mismo punto. Un rayo de luz circunnavegaría el Universo para volver a llegar al mismo punto. Un observador que mirara por un telescopio muy potente durante mucho tiempo (miles de millones de años) terminaría por verse la nuca.

Pero si el Universo no pudiera frenarse a sí mismo, viviríamos en un Universo abierto, de tamaño infinito, cuya geometría en gran escala sería como una silla de montar. En este caso, el Universo tendría claramente un principio: una gigantesca explosión ocurrida hace 14 mil millones de años. Seguiría expandiéndose eternamente, hasta que todas las estrellas, al enfriarse, se apagaran y se llegara al cero absoluto de temperatura. Todo moriría por congelamiento y quedaría en un espacio de máxima entropía (la energía permanece estática o inactiva).

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La teoría de la relatividad general postulada por el físico Albert Einstein (1879-1955), nacido en Alemania y naturalizado estadounidense, proporciona el marco teórico para conocer la estructura del Universo a gran escala. La relatividad es, en esencia, una nueva teoría de la gravedad, la primera que se enunció después de la del científico y matemático inglés Isaac Newton(1642-1727).

La relatividad convierte a la teoría de la gravitación de Newton en el estudio de la geometría del espacio o, mejor dicho, del espacio-tiempo (ver recuadro).

Para estudiar los movimientos se necesita conocer la posición de los cuerpos en el espacio y en el tiempo. Especificando ambas cosas se está dando la ubicación en el espacio-tiempo.

No es esta una materia fácil de digerir, y por eso se hace necesario buscar una analogía para entenderla. Representemos, pues, el espacio tridimensional en una superficie elástica de solo dos dimensiones. Las masas del espacio se representan mediante bolitas de acero de distinto tamaño puestas sobre esa superficie. Las más grandes deformarán más la superficie elástica en torno a ella. Una bolita rodando sobre la superficie avanzará en línea recta siempre que no haya otra bolita en su cercanía; pero si en la vecindad se encuentra con otra masa (otra bolita) será desviada de su trayectoria.

Los científicos Herbert Friedman, astrónomo nacido en Estados Unidos en 1916, y Georges Lemaître, astrónomo belga (1894-1966), se encargaron de buscar las soluciones a las ecuaciones de Einstein y probar así la “teoría del Universo en expansión”. Sus estudios los llevaron a formular dos tipos de soluciones:

• las que predicen que la actual etapa de expansión terminará cuando el Universo se detenga, y que luego vendrá una fase de contracción, para terminar en un mismo punto, tal como empezó. Después, el Universo, como el ave fénix, renacería de sus cenizas en otra gran explosión inicial;
• las que dicen que el Universo no sería capaz de detenerse en su expansión y, al seguir creciendo eternamente, iría muriendo de frío.

Hay una posibilidad intermedia, crítica: el Universo tendría la capacidad de frenar la expansión, pero en el infinito. Solo en este caso podría creerse en que tiene una geometría plana que obedecería a los principios enunciados por Euclides (geometría tradicional). Además, sería de tamaño infinito.

Si, por el contrario, fuera correcta la teoría de un Universo capaz de frenar su expansión, concluiríamos que su espacio es finito pero ilimitado. Tendría que aplicarse la geometría esférica. Una esfera tiene una superficie finita, pero es ilimitada pues no existe un punto determinado en el cual se acabe. La razón es que la superficie de una esfera tiene dos dimensiones, pero se curva en una tercera.

Aplicando este razonamiento al espacio, tendríamos que este es tridimensional, pero se curva en una cuarta dimensión; así, si un viajero caminara en línea recta sin cambiar jamás su dirección, terminaría por llegar al mismo punto. Un rayo de luz circunnavegaría el Universo para volver a llegar al mismo punto. Un observador que mirara por un telescopio muy potente durante mucho tiempo (miles de millones de años) terminaría por verse la nuca.

Pero si el Universo no pudiera frenarse a sí mismo, viviríamos en un Universo abierto, de tamaño infinito, cuya geometría en gran escala sería como una silla de montar. En este caso, el Universo tendría claramente un principio: una gigantesca explosión ocurrida hace 14 mil millones de años. Seguiría expandiéndose eternamente, hasta que todas las estrellas, al enfriarse, se apagaran y se llegara al cero absoluto de temperatura. Todo moriría por congelamiento y quedaría en un espacio de máxima entropía (la energía permanece estática o inactiva).

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Desde épocas muy remotas, distintos pueblos han alzado sus ojos hacia el cielo tratando de descifrar los misterios que plantean los astros. Las explicaciones de los fenómenos celestes han abundado desde la Prehistoria, pasando por las culturas de la Antigüedad Clásica, hasta nuestros días. Mientras las primeras teorías se basaban en mitos y leyendas más o menos fantasiosas, las actuales se fundamentan en los resultados obtenidos por ramas de la ciencia moderna tales como la física, la astrofísica o la cosmología (ver recuadro).

Conocer y distinguir los diferentes cuerpos que pueblan el espacio, sean cercanos, como los planetas y sus satélites, o lejanos, como es el caso de las galaxias (ver glosario) o cúmulos de galaxias, es el objeto de la astronomía, considerada con justicia la ciencia más antigua.

Debido a su carácter eminentemente observacional, por la imposibilidad de experimentar con los cuerpos celestes, se sirve de una serie de instrumentos, como los telescopios, para captar las diferentes radiaciones procedentes del espacio y determinar de este modo la composición, origen y el comportamiento de los cuerpos que lo pueblan.

Con la ayuda de la física, estas informaciones permiten deducir cuál es el estadio evolutivo en que se encuentran estos objetos y cuál será su previsible evolución en el futuro. La extrapolación de este panorama a gran escala permite hacer lo propio con el Universo. A esta disciplina, conocida como cosmología, dedican en la actualidad sus esfuerzos un gran número de científicos, con la esperanza de averiguar de dónde venimos y hacia dónde vamos.

Lo que sabemos hoy

Tras cientos de años de investigación, ¿qué sabe hoy la ciencia sobre el Universo, su forma, su movimiento, su edad? ¿Conoce quién llenó el espacio de cuerpos celestes y fijó sus movimientos? ¿Comprende cómo se inició todo esto?

No todas las interrogantes están resueltas, pero el avance en el campo de la física y de la astronomía es evidente. Algunos postulados han sido comprobados, con lo que las bases para seguir adelante en la investigación se han consolidado.

Glosario

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La teoría mejor avalada ha sido la del Big Bang, que habla de una gran explosión inicial. Sin embargo muchas veces nos preguntamos ¿qué había antes de esto? o ¿qué causó la gran explosión? La respuesta es nada, ya que antes de la expansión del Universo no había materia, espacio ni tiempo.

Lo que sí es posible creer hasta hoy es que en ese momento el Universo debe haber estado muy caliente, ya que un gas al expandirse se enfría, lo que en definitiva ha hecho el Universo desde la explosión hasta nuestros días.

En un comienzo lo único que se podía percibir era una inmensa bola de fuego, época que se conoció como la era de los leptones. Aún no podemos hablar de la existencia de átomos, ya que sus tres constituyentes principales -neutrones, electrones y protones- tenían la capacidad de convivir en equilibrio junto a otras partículas. Más tarde la temperatura de esta enorme bola bajó considerablemente, y solo se centraría la atención en los protones, electrones y neutrones, despareciendo el resto de las partículas.

De aquí en adelante comienza la llamada era del plasma, donde la temperatura bajó lo suficiente como para que neutrones y protones se combinaran, dando origen a átomos de helio, que contenían dos protones y dos neutrones.

700.000 años después, recién pudieron formarse átomos eléctricamente neutros gracias a la combinación de protones y electrones, poniendo fin así, a la era del plasma. A partir de este momento, la radiación existente en el Universo deja de interactuar con la materia, comenzando su lento enfriamiento hasta hoy.

Ciertas fluctuaciones en el Universo primitivo deben haber crecido lo suficiente para llegar a un punto donde la fuerza de gravedad dentro de la fluctuación empezara a superar la expansión, adquiriendo identidad propia. Una vez que esta fluctuación empezó a contraerse no se mantuvo homogénea, lo que finalmente dio origen a cúmulos de galaxias y galaxias individuales.

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Se da generalmente como precisa la formación del Sistema Solar hace unos 4.500 millones de años a partir de una nube de gas y de polvo que formó la estrella central y un disco circumestelar en el que se formaron los diferentes planetas.
El Universo es el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la cosmología, disciplina basada en la astronomía y la física.
Edad: el Universo tiene 13.700 millones de años (margen de error cercano al 1%).
Destino final: la evidencia apoya la Teoría de la expansión permanente del Universo.

La datación radiométrica ha permitido a los científicos calcular la edad de la Tierra en 4.650 millones de años. Aunque las piedras más antiguas de la Tierra datadas de esta forma, no tienen más de 4.000 millones de
años, los meteoritos, que se corresponden geológicamente con el núcleo de la Tierra, dan fechas de unos 4.500 millones de años, y la cristalización del núcleo y de los cuerpos precursores de los meteoritos, se cree que ha ocurrido al mismo tiempo, unos 150 millones de años después de formarse la Tierra y el Sistema Solar.

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Desde la época de los pueblos antiguos ha existido una preocupación y curiosidad con respecto al día y la noche, al Sol, la Luna y las estrellas, lo que finalmente los llevó a la conclusión de que el movimiento regular de los astros y planetas tenía directa relación con el tiempo y la orientación. Se dieron cuenta de que el cielo mostraba una conducta bastante regular: el Sol salía todos los días desde una misma dirección (este), moviéndose uniformemente durante todo el día hasta llegar al otro extremo (oeste), dirección que escoge para esconderse. Por otro lado, las estrellas parecían moverse siempre de la misma manera, agrupadas con otras de similar tamaño formando constelaciones.

Uno de los primeros hombres que se preocupó de estudiar estos extraños fenómenos fue Aristarco, quien en su época (250 años antes de Cristo) se atrevió a decir que la Tierra, nuestro planeta, giraba alrededor del Sol y no el Sol alrededor de la Tierra, como se pensaba hasta ese entonces (teoría geocéntrica).

La gran explosión, conocida como el Big Bang, causó la formación de galaxias, planetas, cúmulos de galaxias y estrellas, entre otros cuerpos que hoy vemos en el espacio.

Más adelante, en el año 1.543, apareció un sacerdote polaco que se convertiría en uno de los precursores de la historia del Universo: Nicolás Copérnico, quien tomó las ideas de Aristarco y comenzó a desarrollarlas. Formuló la teoría heliocéntrica; es decir, planteó que el Sol, un astro inmóvil, estaba en el centro del Universo, y que la Tierra y los otros planetas giraban alrededor de él. Además postuló que nuestro planeta giraba sobre su propio eje, en lo que conocemos como movimiento de rotación.

Esta teoría causó una gran revolución en el mundo de la astronomía, que en este momento deja de ver a la Tierra como el centro del Universo, hecho que repercutió incluso en la Iglesia, que defendía la teoría geocéntrica.

Un siglo más tarde apareció otro astrónomo, llamado Johannes Kepler, que estableció las tres leyes del movimiento de los planetas:

• La órbita de cada planeta es plana, encontrándose el Sol en el plano de la órbita. La trayectoria que realiza es una elipse, de la cual el Sol ocupa uno de los focos.
• Los radios vectores que unen al Sol con los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales, planteando que un planeta tenga una velocidad mayor en su perihelio que en su afelio; mientras más diferente sea la distancia perihélica y afélica, mayor será la diferencia de velocidad en los extremos de la órbita.
• Los cuadrados de los tiempos de revolución, son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol. Es decir, la influencia que el Sol ejerce sobre los planetas disminuye con la distancia.

Estas mismas leyes fueron comprobadas 50 años más tarde cuando el físico británico Isaac Newton enunció la ley de la Gravitación Universal, sobre la fuerza de atracción entre el Sol y los planetas. Esta teoría, que surgió como consecuencia de la tercera ley de Kepler, planteaba que dos cuerpos se atraen con una fuerza directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Newton se convirtió en el primer hombre que comprendió que la gravedad es la fuerza fundamental del Universo.