El documento resume los principales conceptos sobre el origen y evolución del universo. Según la teoría del Big Bang, hace miles de millones de años el universo comenzó en un estado extremadamente denso y caliente y se ha estado expandiendo desde entonces. Las galaxias, estrellas, agujeros negros y otros objetos celestes se formaron a partir de la materia primordial creada en el Big Bang. El destino final del universo dependerá de si su densidad promedio es mayor o menor que la densidad crítica.

1. EL UNIVERSO
Sumario
1.- El origen del universo. Teoría del
Bing Bang
2.- La materia del Universo
3.- Destino del Universo
4.- Origen de las Galaxias
5.- Origen y evolución de las estrellas
6.- Otros componentes del cosmos:
a) Los pulsars
b) Los agujeros negros
c) Los Cuasars

2. ORIGEN DEL UNIVERSO
Edwin Hubble: las galaxias se alejan unas
de otras a una velocidad que es
proporcional a la distancia que las separa

3. EL BING BANG
(la gran explosión)
• Si las galaxias se alejan unas de otras, en un tiempo
remoto debieron estar muy próximas y anteriormente
debían formar un único conjunto.
• Según la teoría del Bing Bang: en el instante cero toda la
materia que forma el universo estaba concentrada en un
volumen cero, con lo cual la densidad de “eso” era
infinita (d= m/v) las colisiones entre las partículas y por
tanto la temperatura serían elevadísimas por lo que la
estabilidad del conjunto sería imposible y se produce
“la gran explosión” (Fred Hoyle).
• A partir de ese momento se inicia la formación de la
materia, el espacio y el tiempo

4. ¿Qué ocurrió tras el Bing Bang?
Tras la gran explosión se independizan las cuatro fuerzas
fundamentales que hasta entonces estaban unidas formando una gran
superfuerza. Son estas:
- La Gravitatoria: que atrae a los cuerpos que tienen masa
- La Fuerza Nuclear Débil: mantiene unidas las partículas subatómicas
que forman los átomos (protones, neutrones,..)
- La Fuerza Nuclear Fuerte: que mantiene unidos los núcleos
- La Fuerza Electromagnética: que provoca la atracción mutua entre
cargas positivas y negativas
Como consecuencia de esta separación aparecen los protones y
neutrones que componen los núcleos del hidrógeno, deuterio, helio
y litio. El universo se va enfriando y los electrones se unen a los
núcleos atómicos y forman los átomos neutros.
Los elementos primordiales (el hidrógeno que representa las tres
cuartas partes de la materia visible del universo, y el helio, que
representa la casi la cuarta parte de la materia) se formaron en los
primeros minutos que siguieron a la gran explosión.

5. LOS PRIMEROS INSTANTES TRAS EL BING BANG

6. MATERIA QUE FORMA EL UNIVERSO
• Solo el 10% de la materia que forma el Universo es
conocida (los elementos químicos de la tabla periódica).
• El 90% es de naturaleza desconocida llamada materia
oscura. Esta materia ni absorbe ni emite luz, ni
intercepta con suficiente eficacia la que proviene de
cuerpos luminosos y solo se manifiesta a través de su
interacción gravitatoria con las estrellas y galaxias que si
son visibles. Esta materia se podría hallar en ciertos
astros llamados enanas marrones, que son cuerpos
que no llegan a ser estrellas (no tienen luz propia ya que
la materia que los componen no es suficiente para
elevar la temperatura de su núcleo y producir la fusión
de hidrógeno en helio. Se ha sugerido que las enanas
marrones podrían constituir halos invisibles rodeando a
las galaxias. Esta idea ha sido introducida para tratar de
explicar los movimientos de objetos situados en los
alrededores de las galaxias, y que indican la presencia
de masa.

7. EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
El destino del Universo dependerá de la relación existente entre la densidad crítica y
la promedio
El futuro del Universo tiene tres posibilidades:
* Un universo que se expande de manera infinita
*Un Universo plano, es decir detendrá la expansión actual y se mantendrá en ese
estado
*Un Universo que finalizará la actual expansión para iniciar un proceso de
concentración que terminará con un colapso final.
- La densidad crítica, es la densidad necesaria para servir como núcleo de atracción,
debe ser muy superior a la densidad promedio del Universo Esta densidad determina
su evolución a largo plazo.
- La densidad promedio: la densidad del Universo debió ser muy uniforme en una
época cercana al Bbig-Bang, pero en fases posteriores a su rápida expansión
debieron producirse importantes fluctuaciones de materia como para originar núcleos
de formación de estructuras como las galaxias). Esta densidad media determina su
evolución a largo plazo.
La relación existente entre la densidad crítica y la promedio determinará la evolución
del Universo

8. EL DESTINO DEL UNIVERSO
El destino del Universo depende del valor de los siguientes
parámetros:
Densidad crítica: La densidad crítica es la densidad necesaria
para servir como núcleo de atracción. Es la densidad necesaria
para que la curvatura del universo sea cero
En el presente del universo, la densidad crítica es
r0 = 3H02/8pG = 1.879 h2 10-29 g/cm3, que
corresponde a una densidad tan baja como la de la
masa de 2 a 3 átomos de hidrógeno por metro
cúbico (siempre, por supuesto obviando la
incertidumbre en la constante de Hubble).
En
Densidad promedio:

9. EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
• Si la densidad promedio es menor que la crítica,
entonces no habrá fuerza en el futuro capaz de frenar la
inercia de expansión y el Universo seguirá
expandiéndose indefinidamente y enfriándose
indefinidamente
• Si por el contrario, la densidad promedio es mayor que
la densidad crítica, entonces la propia atracción
gravitatoria, que tiende a concentrar la materia, irá
frenando la expansión, deteniéndola por completo para
iniciar luego una fase de contracción.
• Si la densidad crítica tiene un valor intermedio, la
expansión se irá frenando progresivamente pero no se
producirá una posterior concentración .

10. LAS GALAXIAS (1)
A medida que el protouniverso se expandió y se enfrió lo suficiente,
fue posible que las partículas subatómicas se agruparan formando
los núcleos atómicos más sencillos, hidrógeno y helio, que dieron
lugar a las primeras nubes de gas, precursoras de las galaxias.
Las galaxias son enormes agrupaciones de estrellas, gas y polvo
cósmico que son las nebulosas
Las fuerzas gravitatorias fueron atrayendo estas masas de materia y
empezaron a colapsar la nube de gas, lo que permitió la producción
de galaxias gigantes en las que se fueron individualizando las
estrellas.

11. LAS GALAXIAS (2)
Las galaxias parecen estar organizadas en forma de disco aplanado,
con brazos en espiral, con un diametro de decenas de miles de
años-luz. Son también frecuentes las galaxias esféricas y elípticas,
de manera que su forma, posiblemente, tenga relación con la
distribución inicial de la materia y la velocidad de rotación.
Las galaxias se agrupan para formar estructuras aún mayores, los
llamados cúmulos galácticos.
En los cúmulos de galaxias pueden agruparse en supercúmulos . La
Vía Láctea, la galaxia a la que pertenece el Sistema Solar,
pertenece a un cúmulo denominado Grupo Local (en el que también
están Andrómeda, las Nubes de Magallanes, Orión y otras más),
que es parte del supercúmulo de Virgo.

12. ORIGEN DE LAS ESTRELLAS
Las estrellas nacen a partir de grandes
nubes de gases interestelares, las llamadas
nebulosas. Los gases libres en estas regiones
del espacio se van agrupando como
consecuencia de la atracción gravitatoria. Poco
a poco, la masa se va concentrando y se
calienta (como consecuencia de los choques
entre las partículas que forma la nube), hasta que
llega un momento en que la temperatura del interior
es suficiente como para que se inicien las reacciones
nucleares que transforman el hidrógeno en helio,
reacciones de fusión nuclear (es el proceso
mediante el cual dos núcleos atómicos se unen para
formar uno de mayor masa atómica.

13. EVOLUCIÓN DE
LAS ESTRELLAS (1)
Protoestrella, esta primera etapa se corresponde con grandes
inestabilidades, que acaban cuando la temperatura de su núcleo alcanza
los 10 millones de grados, iniciándose entonces la transformación de
hidrógeno en helio y, por lo tanto, la generación de energía desde su
núcleo: en esa etapa el astro se considera ya una estrella.
Las estrellas contienen suficiente hidrógeno como para que la fusión en su
núcleo dure largo tiempo, aunque no siempre.
En las estrellas se dan fuerzas de sentido contrario que mientras que se
anulen, las estrellas permanecerán en equilibrio. Estas fuerzas son, la
gravitatoria (debido a su propia masa y que trata de concentrar la materia
en el centro) y las distintas radiaciones (luz y otros tipos de radiaciones
electromagnéticas) que se producen en los procesos de fusión nuclear que
se dirigen al exterior.

14. EVOLUCIÓN DE
LAS ESTRELLAS (2)
Secuencia principal, es la etapa más estable y duradera
en la vida de una estrella. En esta fase se producen las
reacciones de fusión nuclear liberándose una ingente
liberación de energía. En esta etapa se encuentra
nuestro Sol.
Llegará un momento en que se acabará todo el hidrógeno
disponible y sólo quede helio. En esas condiciones la
estrella sufrirá diversas transformaciones. Aumentará de
tamaño y el helio acumulado se transformará en
elementos más pesados como el carbono, el nitrógeno,
el oxígeno, etc mediante otras reacciones nucleares de
fusión. Entonces la estrella dejará de ser estable: sufrirá
cambios de volumen y expulsará al espacio parte de su
material. Las capas más externas serán las primeras en
alejarse.

15. EVOLUCIÓN DE LAS ESTRELLAS (3)
Las estrellas poco masivas como el Sol, al agotar su combustible se
hinchan hasta convertirse en una gigante roja (un objeto de gran
tamaño, mayor que en su origen y mucho más fría). Luego
expulsan las capas externas, formando una nebulosa planetaria y
se enfrían poco a poco, hasta convertirse en una enana blanca
con el tamaño de la Tierra o aún menor pero muy comprimida.
Las estrellas más masivas pueden expulsar sus capas exteriores
violentamente, decimos entonces que se ha formado una
supernova.
Durante la explosión, la estrella supernova brilla más que todas las
estrellas de la galaxia, aunque su brillo será efímero. Solo sobrevive
el núcleo que forma una estrella de neutrones (en el caso de que
la estrella sea masiva), un astro de unas decenas de kilómetros de
diámetro pero con una grandísima densidad. En el caso de las
estrellas muy masivas el núcleo formara un agujero negro.

16. CLASIFICACIÓN DE
LAS ESTRELLAS
Las estrellas pueden clasificarse según el color y
según el tamaño. El color se debe a la
temperatura de su superficie. Las estrellas
azules son las que tienen una temperatura
superficial más elevada (30.000 º K) mientras
que las rojas son las que presentan una menor
temperatura en su superficie (solo alcanzan los
1.600 – 3.000 º K).
La unidad utilizada para medir la masa de las
estrellas, es la masa del Sol (que equivale a
2·1030 Kg). Las mayores estrellas conocidas
llegan a tener unas 150 masas solares.

17. AGRUPACIONES ESTELARES
Las estrellas se agrupan en cúmulos estelares debido a
la atracción gravitatoria existente entre ellas. Se pueden
distinguir dos tipos de cúmulos estelares: los abiertos y
los globulares.
Los cúmulos abiertos están formados por pocas
estrellas (desde decenas hasta miles) aunque
en mayor densidad que en otras regiones. Un
ejemplo Las Pléyades M-45
Los cúmulos globulares contienen una gran
cantidad de estrellas (desde 10.000 hasta un
millón) muy concentradas especialmente en la
región central.

18. OTROS COMPONENTES
DEL COSMOS (1)
Los agujeros negros. si la estrella es muy masiva (15 o 20 veces la
masa del Sol), su núcleo puede convertirse en un agujero negro,
un objeto tan denso que ni siquiera la luz puede escapar de él.
Un agujero negro puede ser el resultado final del colapso gravitatorio
de una estrella masiva, que se derrumba bajo su propio peso hasta
comprimirse en un volumen tan pequeño que su densidad alcanza
un valor enorme.
Otra clase de agujeros negros, en cuanto a su tamaño y origen, puede
haberse formado en el centro de muchas galaxias por acumulación
gravitatoria. Algunas observaciones recientes a partir de los datos
proporcionados por el telescopio espacial Hubble, sugieren la
presencia de un gigantesco agujero negro en el centro de una
galaxia próxima. Puede observarse una enorme espiral de materia
que gira rápidamente y parece ir precipitándose hacia un torbellino
situado en su centro.

19. OTROS COMPONENTES
DEL COSMOS (2)
Los pulsars, son fuentes de ondas de radio (muy poco energéticas) y,
en algunos casos, también de luz visible y de rayos X (muy
energéticas), que pulsan a intervalos que van desde unos pocos
segundos a una pequeña fracción de segundo. La periodicidad de
las emisiones es tan precisa que se les ha calificado como “los
relojes mas precisos del Universo”
Los astrónomos creen que un pulsars es un conjunto de estrellas de
neutrones en rápida rotación, cuyas radiaciones son emitidas en un
estrecho haz, que barre el espacio como la luz de un faro a medida
que la estrella gira sobre si misma. Cada vez que apunta hacia la
Tierra, es posible detectar una pulsación.
Cuando una estrella normal deja de producir energía mediante
reacciones termonucleares, en las cuales ocurre la fusión nuclear
(núcleos livianos se unen para convertirse en núcleos más
pesados) se contrae o colapsa a causa de la atracción gravitatoria.
La contracción ocurre de manera muy violenta. Las capas externas
de la estrella, al caer, chocan contra el núcleo sólido de materia que
se forma debido al colapso de las capas más internas de la estrella.
Luego, estas capas externas “rebotan” produciendo una onda
expansiva de choque hacia fuera.

20. OTROS COMPONENTES
DEL COSMOS
Los Cuasars, Son galaxias que emiten una gran
cantidad de energía en forma de luz, radiación
ultravioleta, ondas de radio, etc. Estos objetos
son los más lejanos del Universo que se
conocen; algunos de ellos están a una distancia
de varios miles de millones de años-luz de la
Tierra.
Los Cuásares se alejan de nosotros a
velocidades cercanas a la de la luz. Al ser la
velocidad proporcional a la distancia, deducimos
que deben estar en los confines del universo
observable