EL ORIGEN DE UNIVERSO
LATEORIA DEL BING BANG
La teoría del Bing Bang desarrollada principalmente a partir de 1929 cuando Edwin Hubble descubre con un telescopio en mano que el universo se expande , es decir que todas las galaxias se alejan una de otras. Esta teoría expone que el universo que hoy conocemos, es el resultado de una Gran Explosión (Bing Bang) la cual se dio lugar según los cálculos realizados entre unos 15 a 20 mil millones de años.
El universo primitivo como se lo llamo al universo antes de esta Gran Explosión era muy diferente al que conocemos hoy, era una masa infinitamente comprimida, unos 4 mil millones más densa que el agua y de una temperatura de unos 1000000000000 grados Kelvin, las partículas que componían esta masa eran electrones con sus antipartículas, neutrinos con sus antineutrinos, fotones, Positrones, Mesones, Bariones y un más de 89 partículas conocidas hoy en día y una pequeña cantidad de protones y neutrones en una relación de 1 en 1000 millones con respectos a las demás partículas presentes en el universo primordial.
Luego de la Gran Explosión ocurrida por el gran aumento de presión dentro de esta masa (la causa específica de la explosión todavía no pudo ser explicada), el universo primordial como se lo conocía sufrió una gran expansión y dilatación uniforme y en el transcurso de esta expansión se libero gran cantidad de energía. La liberación de esta energía de manera espontánea derivo en la unión de los partículas que conformaban el universo primitivo como por ejemplo la unión los electrones se unieron a los protones y a los neutrones conformando el deuterio que es un isótopo del hidrogeno, gran cantidad del deuterio que conformaba el universo se combino para formar dos elementos primordiales como el helio y trazas de litio. El 24 % de la materia del universo era Helio.
Luego del Bing Bang el universo se fue expandiendo y la materia que conformaba el universo primitivo se expandió de manera homogénea e isotropica, a excepciones ya que se dio lugar a la conformación de Galaxias dentro del universo.
El modelo del Bing Bang es una teoría ampliamente aceptada para el origen y la evolución de nuestro universo. Asume como premisa eso 12 para 14 billones años atrás, la porción del universo que podemos ver hoy fue sólo algunos milímetros a través. Desde entonces se ha expandido de este estado denso caliente al cosmos que conocemos hoy en día mucho más frío que actualmente habitamos. Podemos ver restos de esta materia densa caliente como la radiación del fondo del horno de microondas ahora cósmica muy fría que el silencio se extiende por el universo y son visibles para detectores del horno de microondas como un resplandor uniforme a través del cielo entero.
LOS FUNDAMENTOS DEL BING BANG
La teoría del Bing Bang descansa sobre dos bases teóricas desarrolladas en el siglo anterior, La teoría de la relatividad de Einstein y los Principios Cosmológicos.
La teoría de la relatividad.
El primer concepto clave pasa de moda para 1916 cuando Einstein desarrolló su Teoría General de la Relatividad en la que l propuso como una teoría nueva de gravedad. Su teoría generaliza la teoría original Isaac Newton de la gravedad, en que es supuesto ser válido para cuerpos en marcha así como cuerpos en reposo. La gravedad de Newton es sólo válida para cuerpos en el descanso y al avanzar con lentitud se comparó a la velocidad de luz (usualmente no una suposición demasiado restrictiva). Un concepto crucial de Relatividad General es que la gravedad está ya no descrita por un "campo" gravitacional pero más bien - se supone - es una distorsión de espacio y el tiempo. El físico John Wheeler puso eso bien cuando él dijo " la Materia le dice al espacio cómo curvear, y el espacio le dice a la materia cómo moverse. Originalmente, la teoría pudo dar razón de peculiaridades en la órbita de Mercurio y la curvatura de luz por el Sol, ambos inexplicados en la teoría de gravedad de Isaac Newton. En estos últimos años, la teoría ha pasado una serie de pruebas rigurosas.
Los Principios Cosmológicos.
Después de la introducción de Relatividad General un número de científicos, incluyendo Einstein, trató de aplicarle la dinámica gravitacional nueva al universo como un todo. A la hora que esto requirió una suposición de aproximadamente cómo fuese la materia en el universo distribuida. La suposición más simple a hacer es que si usted miró el contenido del universo con vista suficientemente escasa, aparecería apenas lo mismo en todas partes y a los cuatro vientos. Es decir, la materia en el universo es homogénea e isotropica cuándo promediado sobre escalas muy grandes. Éste es designado el Principio Cosmológico. Esta suposición está siendo probada continuamente como nosotros en realidad observa la distribución de galaxias en alguna vez las mayores escalas En la adición la radiación cósmica del fondo del horno de microondas, el calor de resto del Big Bang, tiene una temperatura que es altamente uniforme sobre el cielo entero. Este hecho fuertemente soporta la noción que el gas que emitió esta radiación hace mucho tiempo fue muy uniformemente distribuido.
LA LEY DE HUBBLE
Mientras se iban estructurando fundaciones teóricas para entender el universo, en los Estados Unidos, más precisamente en Monte Wilson, California, gracias al más avanzado telescopio de su época, se daban los pasos que llevarían al más grande de los descubrimientos de la cosmología observacional.
En 1929, Hubble descubrió que todas las galaxias se alejaban de la Vía Láctea y lo hacen con una velocidad tanto más grande cuanto más alejada se encuentren. Lo anterior implica, nada más y nada menos, que aceptar que el universo se expande. En las observaciones que se realizan a las galaxias se extrae que éstas demuestran que el desplazamiento espectral relativo Dl = (l0 - le)/le = z es proporcional a la distancia D de la galaxia emisora. El efecto Doppler une la velocidad V de un cuerpo con el desplazamiento espectral que experimenta su radiación por la expresión v/c = z (para v/c «1).
La relación entre la velocidad V de alejamiento y la distancia esta dad por la ley de Hubble: V = H. d
H es una constante llamada “contante de Hubble” o antiguamente llamada Constante de Proporcionalidad (Ho). H es igual a 1000 Km./seg. por cada 3.3 millones de años luz. O sea que por cada 3.3 millones de años luz que se aleja un objeto celeste, aumentara en 100 Km./seg. su velocidad.
Conocido el valor de la constante de Hubble (H) y calculada la velocidad V de acuerdo al desplazamiento de las líneas del espectro se puede determinar la distancia a que se encuentra un objeto celeste.
Pero una ley formulada como v = H d conlleva un número mayor de implicaciones. La primera es que ésta es la única relación posible que produce una expansión homóloga que no cambia la forma de las estructuras en el universo.
La segunda es que es compatible con una visión copernicana donde nuestra posición en el universo no tiene particular importancia: los observadores ubicados en cualquier lugar del espacio percibirán la misma visión del universo.
Una tercera implicancia se tiene cuando se trata de distancias mayores, en las cuales un objeto se puede alejar con una velocidad mayor que la de la luz, lo que vendría a representar en cosmología un problema de casualidad, que implica apreciarlo en su justo valor y conocer su formalismo exacto.
Esta ley de expansión del universo, llamada ley de Hubble, implica que las .distancias que separan a las galaxias eran menores en el pasado. Se puede calcular el tiempo que demoró el universo en llegar a la situación actual suponiendo que se ha expandido siempre a la misma velocidad; resultan ser 20 mil millones de años, de acuerdo a la mejor estimación de la velocidad de expansión. Como el universo contiene materia y la gravedad representa una fuerza atractiva, ésta debe ir frenando la expansión y por ende en el pasado la expansión debe haber sido más rápida. La edad máxima que podría tener el universo si la retención gravitatoria fuese nula es de 20 mil millones de años. La Tierra se formó hace 4.600 millones de años y se estima que los cúmulos globulares de la Vía Láctea tienen una edad estimada entre 12 y 15 mil millones de años. En consecuencia, la edad del universo debería estar por sobre los 15 mil millones de años pero menor que la máxima estimada.
LATEORIA DEL BING BANG
La teoría del Bing Bang desarrollada principalmente a partir de 1929 cuando Edwin Hubble descubre con un telescopio en mano que el universo se expande , es decir que todas las galaxias se alejan una de otras. Esta teoría expone que el universo que hoy conocemos, es el resultado de una Gran Explosión (Bing Bang) la cual se dio lugar según los cálculos realizados entre unos 15 a 20 mil millones de años.
El universo primitivo como se lo llamo al universo antes de esta Gran Explosión era muy diferente al que conocemos hoy, era una masa infinitamente comprimida, unos 4 mil millones más densa que el agua y de una temperatura de unos 1000000000000 grados Kelvin, las partículas que componían esta masa eran electrones con sus antipartículas, neutrinos con sus antineutrinos, fotones, Positrones, Mesones, Bariones y un más de 89 partículas conocidas hoy en día y una pequeña cantidad de protones y neutrones en una relación de 1 en 1000 millones con respectos a las demás partículas presentes en el universo primordial.
Luego de la Gran Explosión ocurrida por el gran aumento de presión dentro de esta masa (la causa específica de la explosión todavía no pudo ser explicada), el universo primordial como se lo conocía sufrió una gran expansión y dilatación uniforme y en el transcurso de esta expansión se libero gran cantidad de energía. La liberación de esta energía de manera espontánea derivo en la unión de los partículas que conformaban el universo primitivo como por ejemplo la unión los electrones se unieron a los protones y a los neutrones conformando el deuterio que es un isótopo del hidrogeno, gran cantidad del deuterio que conformaba el universo se combino para formar dos elementos primordiales como el helio y trazas de litio. El 24 % de la materia del universo era Helio.
Luego del Bing Bang el universo se fue expandiendo y la materia que conformaba el universo primitivo se expandió de manera homogénea e isotropica, a excepciones ya que se dio lugar a la conformación de Galaxias dentro del universo.
El modelo del Bing Bang es una teoría ampliamente aceptada para el origen y la evolución de nuestro universo. Asume como premisa eso 12 para 14 billones años atrás, la porción del universo que podemos ver hoy fue sólo algunos milímetros a través. Desde entonces se ha expandido de este estado denso caliente al cosmos que conocemos hoy en día mucho más frío que actualmente habitamos. Podemos ver restos de esta materia densa caliente como la radiación del fondo del horno de microondas ahora cósmica muy fría que el silencio se extiende por el universo y son visibles para detectores del horno de microondas como un resplandor uniforme a través del cielo entero.
LOS FUNDAMENTOS DEL BING BANG
La teoría del Bing Bang descansa sobre dos bases teóricas desarrolladas en el siglo anterior, La teoría de la relatividad de Einstein y los Principios Cosmológicos.
La teoría de la relatividad.
El primer concepto clave pasa de moda para 1916 cuando Einstein desarrolló su Teoría General de la Relatividad en la que l propuso como una teoría nueva de gravedad. Su teoría generaliza la teoría original Isaac Newton de la gravedad, en que es supuesto ser válido para cuerpos en marcha así como cuerpos en reposo. La gravedad de Newton es sólo válida para cuerpos en el descanso y al avanzar con lentitud se comparó a la velocidad de luz (usualmente no una suposición demasiado restrictiva). Un concepto crucial de Relatividad General es que la gravedad está ya no descrita por un "campo" gravitacional pero más bien - se supone - es una distorsión de espacio y el tiempo. El físico John Wheeler puso eso bien cuando él dijo " la Materia le dice al espacio cómo curvear, y el espacio le dice a la materia cómo moverse. Originalmente, la teoría pudo dar razón de peculiaridades en la órbita de Mercurio y la curvatura de luz por el Sol, ambos inexplicados en la teoría de gravedad de Isaac Newton. En estos últimos años, la teoría ha pasado una serie de pruebas rigurosas.
Los Principios Cosmológicos.
Después de la introducción de Relatividad General un número de científicos, incluyendo Einstein, trató de aplicarle la dinámica gravitacional nueva al universo como un todo. A la hora que esto requirió una suposición de aproximadamente cómo fuese la materia en el universo distribuida. La suposición más simple a hacer es que si usted miró el contenido del universo con vista suficientemente escasa, aparecería apenas lo mismo en todas partes y a los cuatro vientos. Es decir, la materia en el universo es homogénea e isotropica cuándo promediado sobre escalas muy grandes. Éste es designado el Principio Cosmológico. Esta suposición está siendo probada continuamente como nosotros en realidad observa la distribución de galaxias en alguna vez las mayores escalas En la adición la radiación cósmica del fondo del horno de microondas, el calor de resto del Big Bang, tiene una temperatura que es altamente uniforme sobre el cielo entero. Este hecho fuertemente soporta la noción que el gas que emitió esta radiación hace mucho tiempo fue muy uniformemente distribuido.
LA LEY DE HUBBLE
Mientras se iban estructurando fundaciones teóricas para entender el universo, en los Estados Unidos, más precisamente en Monte Wilson, California, gracias al más avanzado telescopio de su época, se daban los pasos que llevarían al más grande de los descubrimientos de la cosmología observacional.
En 1929, Hubble descubrió que todas las galaxias se alejaban de la Vía Láctea y lo hacen con una velocidad tanto más grande cuanto más alejada se encuentren. Lo anterior implica, nada más y nada menos, que aceptar que el universo se expande. En las observaciones que se realizan a las galaxias se extrae que éstas demuestran que el desplazamiento espectral relativo Dl = (l0 - le)/le = z es proporcional a la distancia D de la galaxia emisora. El efecto Doppler une la velocidad V de un cuerpo con el desplazamiento espectral que experimenta su radiación por la expresión v/c = z (para v/c «1).
La relación entre la velocidad V de alejamiento y la distancia esta dad por la ley de Hubble: V = H. d
H es una constante llamada “contante de Hubble” o antiguamente llamada Constante de Proporcionalidad (Ho). H es igual a 1000 Km./seg. por cada 3.3 millones de años luz. O sea que por cada 3.3 millones de años luz que se aleja un objeto celeste, aumentara en 100 Km./seg. su velocidad.
Conocido el valor de la constante de Hubble (H) y calculada la velocidad V de acuerdo al desplazamiento de las líneas del espectro se puede determinar la distancia a que se encuentra un objeto celeste.
Pero una ley formulada como v = H d conlleva un número mayor de implicaciones. La primera es que ésta es la única relación posible que produce una expansión homóloga que no cambia la forma de las estructuras en el universo.
La segunda es que es compatible con una visión copernicana donde nuestra posición en el universo no tiene particular importancia: los observadores ubicados en cualquier lugar del espacio percibirán la misma visión del universo.
Una tercera implicancia se tiene cuando se trata de distancias mayores, en las cuales un objeto se puede alejar con una velocidad mayor que la de la luz, lo que vendría a representar en cosmología un problema de casualidad, que implica apreciarlo en su justo valor y conocer su formalismo exacto.
Esta ley de expansión del universo, llamada ley de Hubble, implica que las .distancias que separan a las galaxias eran menores en el pasado. Se puede calcular el tiempo que demoró el universo en llegar a la situación actual suponiendo que se ha expandido siempre a la misma velocidad; resultan ser 20 mil millones de años, de acuerdo a la mejor estimación de la velocidad de expansión. Como el universo contiene materia y la gravedad representa una fuerza atractiva, ésta debe ir frenando la expansión y por ende en el pasado la expansión debe haber sido más rápida. La edad máxima que podría tener el universo si la retención gravitatoria fuese nula es de 20 mil millones de años. La Tierra se formó hace 4.600 millones de años y se estima que los cúmulos globulares de la Vía Láctea tienen una edad estimada entre 12 y 15 mil millones de años. En consecuencia, la edad del universo debería estar por sobre los 15 mil millones de años pero menor que la máxima estimada.