El documento describe el Universo como todo lo que existe, incluyendo materia, energía, espacio y tiempo. Explica que el Universo se formó a partir de una gran explosión (Big Bang) hace aproximadamente 13,700 millones de años y desde entonces ha estado expandiéndose. También contiene información sobre las partículas elementales que componen la materia en el Universo, como quarks, leptones, fotones y bosones.

1. Universo Básico
"Universo" (del latín universus), se define como el conjunto de todas las
cosas creadas (si se cree en la creación) o de todas las cosas que
existen.
Solemos utilizar palabras como "universal" o "universalidad" para
referirnos a un hecho o idea que lo abarca todo aunque, a menudo,
hacemos referencia a algo que no va más allá de nuestro planeta, como
cuando nombramos un artista "universal" o nos referimos a la
"universalidad" de leyes, fenómenos o hechos culturales. En estos casos,
aunque obviamente nos referimos al ámbito de nuestro planeta,
seguimos expresando una idea de totalidad.
Cuando hablamos del Universo astronómico parece más adecuado
referirnos a él con la palabra griega "Cosmos". Aunque en muchos
diccionarios podemos encontrar exactamente las mismas definiciones
para ámbos términos, hay una diferencia de matíz: "Cosmos" parece
limitado a la materia y al espacio, mientras que el concepto de "Universo"
incluye también la energia y el tiempo.
¿Qué es el Universo?

2. El Universo es todo, sin excepciones.
Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del
Universo. Es muy grande, pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita
materia en infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia, el
universo es, sobre todo, espacio vacío.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de
mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia
intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del
Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad.
La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra
en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas ... Sin embargo, el
90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por
cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes
son:
Símbolo Elemento químico Átomos
H Hidrógeno 1.000.000
He Helio 63.000
O Oxígeno 690
C Carbono 420
N Nitrógeno 87
Si Silicio 45
Mg Magnesio 40
Ne Neón 37
Fe Hierro 32
S Azufre 16
Nuestro lugar en el Universo
Nuestro mundo, la Tierra, es minúsculo comparado con el Universo.
Formamos parte del Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia

3. que tiene 100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los
centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.
La teoría del Big Bang explica cómo se formó
Dice que hace unos 15.000 millones de años la materia tenía una
densidad y una temperatura infinitas. Hubo una explosión violenta y,
desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.
El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar
las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante,
pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica.
El Universo observable
Incluso con la tecnología más avanzada, sólo
alcanzamos a ver una pequeña parte del Universo. Se llama Universo
observable, y es la parte del Cosmos cuya luz ha tenido tiempo de llegar
hasta nosotros.
El Universo observable tiene forma de esfera, con la Tierra en su centro.
Así que podemos ver la misma distancia en todas las direcciones.
El límite del Universo observable se llama horizonte de luz cósmica.
Los objetos situados en ese horizonte son los más lejanos que podemos
ver. Su luz partió hacia nosotroscasi desde el origen del Universo, hace

4. 13.700 millones de años. Así que los vemos tal y como eran hace más de
13.000 millones de años. Por eso son tan importantes para conocer la
evolución del Universo.
Pero, como el Universo se expande, en realidad esos objetos se hallan
mucho más lejos. Actualmente, están ya a 46.500 millones de años luz.
Tipos de partículas en el Universo
Toda la materia que existe en el Universo se compone de partículas.
Cada tipo de partícula cumple una función distinta. La interacción entre
los distintos tipos de partículas hace posible nuestro Universo.
Hay dos clases de partículas: fermiones y bosones. Los fermiones
forman la masa de la materia. Los bosones se encargan de aplicar a esa
masa las cuatro fuerzas fundamentales: electromagnetismo, fuerza
nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y fuerza de la gravedad.
Partículas elementales

5. Las partículas elementales son las partes o porciones más pequeñas en
que puede dividirse la materia.
Los fermiones elementales son los quarks y los leptones:
- Quarks: se unen en grupos de tres para formar partículas más
grandes, como protones y neutrones.- Leptones: son partículas muy
ligeras, como los electrones, los muones y los neutrinos.
Los bosones elementales son los fotones, los gluones y otros:
- Fotones: responsables del electromagnetismo.
- Gluones: se ocupan de la fuerza nuclear fuerte.
- Bosones W y Z: encargados de la fuerza nuclear débil.
- Gravitón: encargado de la gravedad, aunque aún no se ha visto
nunca.
- Bosón de Higgs: responsable de que las partículas tengan masa.
Aún no se ha demostrado que exista. Explicaría toda la materia que
vemos, y por eso se le llama "la partícula divina".
¿Qué son los hadrones?
Cuando varias partículas elementales se unen, foman partículas
compuestas o hadrones.
Los fermiones compuestos son los bariones. Los más conocidos son los

6. protones y los neutrones. Los bosones compuestos son los mesones. El
más conocido es el pión.
El colisionador de hadrones del CERN es el experimento de Física de
partículas más importante realizado hasta el momento. En él participan
científicos de todo el mundo. Acelera las partículas (hadrones) hasta casi
la velocidad de la luz y las hace chocar entre sí para ver cómo se
comportan. Mediante estos experimentos, el CERN busca información
sobre tipos de partículas no descubiertos, la composición del Universo,
su origen, y cómo actúan las fuerzas entre sí.
La materia del Universo
Materia es todo lo que tiene masa. Toda la materia se compone de
partículas. Son como pequeñísimas piezas que se unen para formar todo
lo que vemos. Aunque también forman otro tipo de materia que no
podemos ver, la materia oscura. De hecho, la mayor parte de la materia
que compone el Universo es materia oscura.
Todo lo que tiene masa, por pequeña que sea, emite gravedad. Incluso
nosotros mismos. En el Cosmos, la materia se atrae por esa gravedad.
Se agrupa y forma desde las pequeñas moléculas hasta los planetas, las
estrellas y los grandes cúmulos galácticos. La gravedad mantiene unida
la materia. Aún así, la mayor parte de la materia no se concentra en las
galaxias, sino en los inmensos espacios intergalácticos.

7. La materia visible
La parte de la materia que podemos ver es sólo el 4% de la composición
del Universo. La materia visible se llama materia ordinaria o materia
bariónica.
La materia ordinaria está formada por átomos. Puede estar en cuatro
estados: sólido, líquido, gasesoso y plasma. Pasa de un estado a otro al
ganar o perder calor. La mayor parte de la materia visible del Universo
está en estado de plasma, ya que es el que forma las estrellas.
La materia oscura
En el Universo hay otro tipo de materia, que no podemos ver. Es la
materia oscura o invisible. La cuarta parte del Universo conocido es
materia oscura. Esto significa que hay mucha más cantidad de materia
oscura que de materia visible.

8. La materia oscura no emite ni refleja ningún tipo de luz. No desprende
ningún tipo de radiación, ni visible ni invisible. Por eso no podemos verla.
Pero sabemos que existe porque sí emite gravedad, y nuestra tecnología
la detecta. Su gravedad es tan grande que mueve los grandes cúmulos
galácticos.
La composición de la materia oscura sigue siendo un misterio. Aunque se
cree que podría estar formada por neutrinos y otras partículas aún
desconocidas.
Evolución del Universo
Los astrónomos están convencidos en su gran
mayoría de que el Universo surgió a partir de una gran explosión (Big
Bang), entre 13.700 y 13.900 millones de años antes del momento
actual.
Los primeros indicios de este hecho fueron descubiertos por el
astrónomo estadounidense Edwin Hubble, en la década de 1920, cuando
expuso que el Universo se está expandiendo y los cúmulos de galaxias
se alejan entre sí. La teoría de la relatividad general propuesta por Albert
Einstein también predice esta expansión.

9. Si hacemos una "foto del Universo" en un momento dado, no vemos su
estado actual, sinó su historia. La luz viaja a 300.000 km. por segundo.
Incluso cuando miramos la Luna (el objeto celeste más cercano), la
vemos como era hace algo más de un segundo.
En este capítulo veremos cómo se ha formado el Universo y cómo
evoluciona. También daremos un repaso a los materiales que lo forman,
las fuerzas que lo dirigen y los movimientos que originan.
Origen del Universo
Edwin Hubble descubrió que el
Universo se expande. La teoría de la relatividad general de Albert
Einstein ya lo había previsto.
Rebobinar
Se ha comprobado que las galaxias se alejan, todavía hoy, las unas de
las otras. Si pasamos la película al revés, ¿dónde llegaremos?
Los científicos intentan explicar el origen del Universo con diversas
teorías, apoyadas en observaciones y unos cálculos matemáticos
coherentes. Las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría
Inflacionaria, que se complementan entre si.

10. Teoría del Big Bang
La teoría del Big Bang o gran explosión, supone que, hace entre 13.700 y
13.900 millones de años, toda la materia del Universo estaba
concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, un
único punto, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en
todas direcciones.
Los choques que inevitablemente de sprodujeron y un cierto desorden
hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos
lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras
galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento
y evolución.
Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones
rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de
la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del
origen del Universo, llamado "singularidad".
Teoría inflacionaria
La teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar el origen y los
primeros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos
gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro.

11. La teoría inflacionaria supone que una fuerza única se dividió en las
cuatro que ahora conocemos, produciendo el origen al Universo.
El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero la
explosión fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la
gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece, se expande.
Momento Suceso
Big Bang Densidad infinita, volumen cero.
10 e-43 segs. Fuerzas no diferenciadas
10 e-34 segs. Sopa de partículas elementales
10 e-10 segs. Se forman protones y neutrones
1 seg. 10.000.000.000 º. Universo tamaño Sol
3 minutos 1.000.000.000 º. Nucleos de átomos
30 minutos 300.000.000 º. Plasma
300.000 años Átomos. Universo transparente
1.000.000 años Gérmenes de galaxias
100 millones de años Primeras galaxias
1.000 millones de años Estrellas. El resto, se enfría
5.000 millones de años Formación de la Vía Láctea
10.000 millones de años Sistema Solar y Tierra
No se puede imaginar el Big Bang como la explosión de un punto de
materia en el vacío, porque en este punto se concentraban toda la

12. materia, la energía, el espacio y el tiempo. No había ni "fuera" ni "antes".
El espacio y el tiempo también se expanden con el Universo.
Fuerzas y movimientos
La gravedad es la fuerza de
atracción entre objectos.
En el Universo toda la materia se mueve a causa de ésta y otras fuerzas.
La gravedad depende de la masa de los objectos y de la distancia que
los separa. Cuanto más masa tienen y más cerca están, mayor es la
fuerza. Cuando se separan el doble, la fuerza se reduce a un cuarto.
La gravedad actúa como si toda la masa de un cuerpo se concentrase en
un único punto, el centro de gravedad. La zona esférica alrededor de un
cuerpo donde actúa su gravedad es el campo gravitacional.
La ley de la gravitación universal fue formulada por el físico británico
Isaac Newton en el año 1684.
Si dejáramos dos cuerpos con masa y en reposo, sin que actuase
ninguna otra fuerza salvo su atracción, inevitablemente, chocarían. Pero
en el Universo hay muchas "gravedades", actúan otras fuerzas y los
cuerpos están en movimiento.

13. Colapso
Un colapso gravitacional es cuando un cuerpo se hace más pequeño
como resultado de su propia gravedad, por ejemplo, una nube de gas
para formar una estrella, o una estrella para formar un agujero negro. Se
rompen los átomos y el edificio se desmorona.
Los átomos son cajas vacías donde una fuerza mantiene la estructura.
Pero, si la gravedad supera esta fuerza, la estructura central no aguanta
y la materia inicia una reacción en cadena.
La densidad aumenta (el cuerpo se hace pequeño sin perder masa), el
campo gravitatorio se intensifica y se produce el colapso.
Fuerzas fundamentales del Universo
Hay cuatro fuerzas fundamentales, que determinan todas las formas de
interacción de la materia:
- interacciones nucleares fuertes,
- interacciones nucleares débiles,
- electromagnetismo y

14. - gravitación.
La gravedad es la más débil de las cuatro y la única que sólo actúa en un
sentido. Los científicos especulan sobre si existe la complementaria.
Movimientos
Las estrellas, las galaxias y todo el Universo se mueven. Otra cosa es
detectar el movimiento de algunos cuerpos, sobre todo, de los más
lejanos.
Se ha medido el movimiento de muchos objetos del Universo. Así
sabemos que, para desplazarse una distancia aparente igual al diámetro
de la luna, la estrella más cercana Alpha Centauro, necesita 506 años.
Arturo necesita 815; Sirio, 1.410; Altair, 2.830; Capella, 4270 y
Fomalhaut, más de 5.000.
Se llama órbita la trayectoria de un objeto que gira alrededor de otro. El
periodo orbital es el tiempo que el objeto tarda en completar una órbita.
Parece que todos los objetos, en el espacio, orbitan alrededor de otros
con más masa.