Origen del Universo TBB

M en C Rafael GoveaM en C Rafael Govea
Origen delOrigen del
UniversoUniverso
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
CINVESTAV-IPNCINVESTAV-IPN
Biólogía UAM-IBiólogía UAM-I
Versión 2.0Versión 2.0

¿Qué es una Teoría Cosmológica?¿Qué es una Teoría Cosmológica?
Es una explicación del origen delEs una explicación del origen del
Cosmos o UniversoCosmos o Universo

¿Cuáles son las pricipales Teorías¿Cuáles son las pricipales Teorías
Cosmológicas?Cosmológicas?
• Teorías CreacionistasTeorías Creacionistas
• Teoría de la Gran ExplosiónTeoría de la Gran Explosión
(del Big Bang, TBB)(del Big Bang, TBB)
• Teoría del UniversoTeoría del Universo
Estacionario (del EstadoEstacionario (del Estado
Estacionario, TUE)Estacionario, TUE)

¿Qué plantean las Teorías Creacionistas?¿Qué plantean las Teorías Creacionistas?
• Explican el origen del UniversoExplican el origen del Universo
recurriendo a un ente divinorecurriendo a un ente divino
preexistente que crea alpreexistente que crea al
Universo.Universo.
• Son mutuamente incompatibles,Son mutuamente incompatibles,
se excluyen unas a otras.se excluyen unas a otras.
• No son teorías científicasNo son teorías científicas
• Por lo tanto no podemos saber siPor lo tanto no podemos saber si
explican correctamente su temaexplican correctamente su tema

Hay 3 Palabras relevantesHay 3 Palabras relevantes
SaberSaber
Saber es un fin para la cienciaSaber es un fin para la ciencia
ConocerConocer
Conocer es unConocer es un
fin prácticofin práctico
CreerCreer
Creer es derechoCreer es derecho
riesgosoriesgoso
Por ello, si una explicación no es compatible con el conocimientoPor ello, si una explicación no es compatible con el conocimiento
científico previo y no puede refutarse, ni comprobarse -entonces, dichacientífico previo y no puede refutarse, ni comprobarse -entonces, dicha
teoría deja de ser materia de estudio científico.teoría deja de ser materia de estudio científico.

¿Qué hay de laTeoría de la Gran¿Qué hay de laTeoría de la Gran
Explosión (del Big Bang, TBB)Explosión (del Big Bang, TBB)
• Deriva del descubrimiento de la Expansión del UniversoDeriva del descubrimiento de la Expansión del Universo
(Hubble, en 1929). Al tratar de explicar la expansión, la(Hubble, en 1929). Al tratar de explicar la expansión, la
comunidad científica construyó esta teoría. Por eso no haycomunidad científica construyó esta teoría. Por eso no hay
un autor único.un autor único.
• Explica que haceExplica que hace ≅≅13,700 millones de años toda la masa y13,700 millones de años toda la masa y
energía estaban concentradas en un “punto” a temperatura,energía estaban concentradas en un “punto” a temperatura,
presión y densidad casi infinitas que eventualmentepresión y densidad casi infinitas que eventualmente
explotó.explotó.
• La TBB cuenta con apoyo observacional y es aceptadaLa TBB cuenta con apoyo observacional y es aceptada
como válida por los astrónomos.como válida por los astrónomos.

¿Y respecto a la Teoría del Universo Estacionario¿Y respecto a la Teoría del Universo Estacionario
(del Estado Estacionario, TUE)?(del Estado Estacionario, TUE)?
• Fue propuesta por Bondi, Gold y Hoyle paraFue propuesta por Bondi, Gold y Hoyle para
enfrentar a la TBB.enfrentar a la TBB.
• Explica que el Universo es eterno y su apa-Explica que el Universo es eterno y su apa-
riencia pasada y futura es igual a la actual a pesarriencia pasada y futura es igual a la actual a pesar
de su expansión.de su expansión.
• La TUE fue refutada por el descubrimiento de laLa TUE fue refutada por el descubrimiento de la
Radiación de fondo Cósmico (de 2.7º K) en 1964Radiación de fondo Cósmico (de 2.7º K) en 1964
y por otros descubrimientos.y por otros descubrimientos.

Antes de explicar el descubrimiento de laAntes de explicar el descubrimiento de la
Expansión del UniversoExpansión del Universo
Es necesario aclarar unosEs necesario aclarar unos
conocimientos previosconocimientos previos

¿Qué pasa cuando hacemos pasar luz por un¿Qué pasa cuando hacemos pasar luz por un
prisma?prisma?
Los rayos de la Luz
Se separan en rayos de luz de diferentes colores
(energía y λ) formando un arcoíris (espectro)

¿Cómo se origina un rayo de luz?¿Cómo se origina un rayo de luz?
Al dar energía a los de un℮‒
átomo, como al quemar H2. Estos la
absorben y saltan a niveles
superiores, luego regresan emitiendo
rayos de luz de energía, frecuencia y
longitud de onda específica peculiar
para cada elemento químico
Si luego pasamos la luz por un
prisma, los rayos se desvían de
acuerdo a su energía (refractan).
En una pantalla podemos ver el
espectro de rayas de la luz
emitida característica para cada
elemento, como el hidrógeno.
HH22

¿Qué son las Galaxias?¿Qué son las Galaxias?
Inmensos conjuntos de unos 107
hasta 1012
estrellas
orbitando alrededor de un centro de masa común
Su tamaño
varía desde
102
a 105
parsecs (326
a 326,000
años-luz)
Las galaxias
están
separadas,
desde unos
106
parsecs
(unos 326
millones de
años-luz)

¿Qué hizo Edwin Hubble?¿Qué hizo Edwin Hubble?
Hubble Pasó la luz de galaxias por un prisma y obtuvo su espectro
Desplazadohaciaelextremorojodelarcoíris
telescopiotelescopio
En un principio el espectro noEn un principio el espectro no
se parecía a nada conocidose parecía a nada conocido
hasta que se percató quehasta que se percató que
eran las líneas del hidrógeno,eran las líneas del hidrógeno,
pero desplazadas hacia elpero desplazadas hacia el
color rojocolor rojo
HH22

Hubble interpretó el Corrimiento usandoHubble interpretó el Corrimiento usando
el Efecto Dopplerel Efecto Doppler
Alejamiento Acercamiento
El sonido se
corre hacia
los graves
El sonido se
corre hacia
los agudos
La luz se corre
hacia el rojo
La luz se corre
hacia el azul
Al desplazarse la fuente
sonora o luminosa
Así, sí la luz de las galaxias está corrida hacia el rojo,Así, sí la luz de las galaxias está corrida hacia el rojo,
entonces las galaxias se están alejando.entonces las galaxias se están alejando.

¿Cuál es el descubrimiento de Edwin Hubble?¿Cuál es el descubrimiento de Edwin Hubble?
H0 = Constante
de Hubble
Luego, si hay expansión, entonces las galaxias estaban en el pasado más cercaLuego, si hay expansión, entonces las galaxias estaban en el pasado más cerca
La velocidad de alejamiento de las galaxias depende de la distanciaLa velocidad de alejamiento de las galaxias depende de la distancia
que hay entre ellasque hay entre ellas

Descubrimiento de Edwin HubbleDescubrimiento de Edwin Hubble
H0 = Constante
de Hubble
Más cerca

Descubrimiento de Edwin HubbleDescubrimiento de Edwin Hubble
H0 = Constante
de Hubble
Tan cerca que “Todo” estuvo en el mismo punto en algún momento

La conclusión lógica aunque increíbleLa conclusión lógica aunque increíble
Si hay expansión entonces las galaxiasSi hay expansión entonces las galaxias
estaban, antes, más cercanas.estaban, antes, más cercanas.
Con suficiente tiempo, Todo debióCon suficiente tiempo, Todo debió
estar en el mismo puntoestar en el mismo punto
Si ahora hay espacio y tiempo es porqueSi ahora hay espacio y tiempo es porque
ese punto original explotó dándoles origenese punto original explotó dándoles origen
a la par de la materiaa la par de la materia

Antes de explicar qué implica la ExpansiónAntes de explicar qué implica la Expansión
del Universodel Universo
Es necesario aclarar otrosEs necesario aclarar otros
conocimientos previosconocimientos previos

¿Qué ocurre cuando un gas se expande?¿Qué ocurre cuando un gas se expande?
La temperatura de una sustancia alLa temperatura de una sustancia al
expandirse disminuye, se enfríaexpandirse disminuye, se enfría
Lo mismo le pasa a nuestro Universo,Lo mismo le pasa a nuestro Universo,
conforme se expande, se enfría desde unaconforme se expande, se enfría desde una
temperatura casi infinita hasta unastemperatura casi infinita hasta unas
decenas dedecenas de ººKK

¿Qué ocurre cuando las sustancias se enfrían?¿Qué ocurre cuando las sustancias se enfrían?
Un gas al enfriarse se condensa,Un gas al enfriarse se condensa,
como el vapor de agua al tocarcomo el vapor de agua al tocar
la tapa fríala tapa fría
O un líquido al enfriarse seO un líquido al enfriarse se
congela como el agua paracongela como el agua para
hacer cubos de hielohacer cubos de hielo
Cambian de estado FísicoCambian de estado Físico

¿Qué pasa cuando el Universo se expande?¿Qué pasa cuando el Universo se expande?
Se enfría y al enfriarse
la materia del
Universo, ella cambia
de estado. Lo ha hecho
desde hace 3.7 G-años
tiempotiempo
temperaturatemperatura

¿Qué le ha pasado a la Materia con la expansión?¿Qué le ha pasado a la Materia con la expansión?
Nivel de
Organización:
“Quark” “Partícula”
“Agregado de
partículas”
“Átomo”
“Astro”
“Galaxia”
“Cúmulo de galaxias”
La materia se ha transformado integrando objetos conLa materia se ha transformado integrando objetos con
niveles de organización más complejos cada vezniveles de organización más complejos cada vez

Así con el paso del tiempo la Materia ha...Así con el paso del tiempo la Materia ha...
Formado objetos materiales de nivel de organizaciónFormado objetos materiales de nivel de organización
cada vez más complejocada vez más complejo
Lo que concuerda con la proposición de OparinLo que concuerda con la proposición de Oparin
de una fase previa de “Evolución” Químicade una fase previa de “Evolución” Química

¿Hay pruebas de las Predicciones de la TBB?¿Hay pruebas de las Predicciones de la TBB?
SiSi
1.1. Expansión del UniversoExpansión del Universo 1.1. Corrimiento al rojo de la luz deCorrimiento al rojo de la luz de
las galaxias.las galaxias.
Predicciones Evidencias

SiSi
1.1. Expansión del UniversoExpansión del Universo
2.2. Nucleosíntesis de HelioNucleosíntesis de Helio
1.1. Corrimiento al rojo de la luz deCorrimiento al rojo de la luz de
2.2. ¼ de la masa es He y ¾ H¼ de la masa es He y ¾ H

SiSi
3.3. Formación de ÁtomosFormación de Átomos
3.3. Radiación de Fondo de 2.7ºKRadiación de Fondo de 2.7ºK

SiSi
4.4. Existencia de 3 familias deExistencia de 3 familias de
partículas.partículas.
4.4. Mediciones del CERNMediciones del CERN

SiSi
5.5. Primeras estrellas pobres enPrimeras estrellas pobres en
elementos Z>2elementos Z>2
5.5. Las estrellas más viejas casi noLas estrellas más viejas casi no
tienen elementos pesadostienen elementos pesados

SiSi
5.5. Primeras estrellas pobres enPrimeras estrellas pobres en
elementos Z>2elementos Z>2
6.6. Aniquilación de la antimateriaAniquilación de la antimateria
5.5. Las estrellas más viejas casi noLas estrellas más viejas casi no
tienen elementos pesadostienen elementos pesados
6.6. Abundancia de Fotones 10Abundancia de Fotones 1099
:1 p:1 p++

¿Cómo era el Universo después de mil millones¿Cómo era el Universo después de mil millones
de años desde el inició del Big Bang?de años desde el inició del Big Bang?
Era un Universo hecho sólo de 2 elementos (H y He)Era un Universo hecho sólo de 2 elementos (H y He)
Pero con estrellas muy masivas dePero con estrellas muy masivas de
existencia corta que iniciaron laexistencia corta que iniciaron la
Nucleosíntesis de los elementos deNucleosíntesis de los elementos de
número atómico Z>2 (los demásnúmero atómico Z>2 (los demás
elementos de la Tabla periódica).elementos de la Tabla periódica).
Los Elementos necesarios para elLos Elementos necesarios para el
Origen de la VidaOrigen de la Vida
Véase la presentación: El Origen de los Elementos QuímicosVéase la presentación: El Origen de los Elementos Químicos

¿Cómo era el Universo después de mil millones¿Cómo era el Universo después de mil millones
de años desde el inició del Big Bang?de años desde el inició del Big Bang?
Un universo cuyas constantes fundamentales permiten la existenciaUn universo cuyas constantes fundamentales permiten la existencia
de muchos elementos químicos, sus compuestos y los astrosde muchos elementos químicos, sus compuestos y los astros

Es decir...Es decir...
Un Universo donde la Vida puede Surgir

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