Los átomos están formados por
La abundancia de los elementos químicos es una medida de la presencia de los elementos químicos en relación con todos los demás elementos en un entorno determinado. La abundancia se mide de tres maneras: por la fracción de masa (lo mismo que la fracción de peso); por la fracción molar (fracción de átomos por conteo numérico, o a veces fracción de moléculas en los gases); o por la fracción de volumen. La fracción de volumen es una medida de abundancia común en los gases mezclados, como las atmósferas planetarias, y tiene un valor similar a la fracción molar molecular para las mezclas de gases a densidades y presiones relativamente bajas, y las mezclas de gases ideales. La mayoría de los valores de abundancia en este artículo se dan como fracciones de masa.
Por ejemplo, la abundancia de oxígeno en el agua pura puede medirse de dos maneras: la fracción de masa es aproximadamente el 89%, porque esa es la fracción de la masa del agua que es oxígeno. Sin embargo, la fracción molar es de aproximadamente el 33% porque sólo 1 átomo de los 3 que hay en el agua, H2O, es oxígeno. Otro ejemplo es la abundancia de la fracción de masa del hidrógeno y del helio en el Universo en su conjunto y en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter, que es del 74% para el hidrógeno y del 23-25% para el helio, mientras que la fracción molar (atómica) del hidrógeno es del 92% y la del helio del 8% en estos entornos. Si se cambia el entorno dado a la atmósfera exterior de Júpiter, donde el hidrógeno es diatómico mientras que el helio no lo es, la fracción molar molecular (fracción de las moléculas totales del gas), así como la fracción de la atmósfera en volumen, cambian a cerca del 86% del hidrógeno y al 13% del helio[Nota 1].
La energía oscura
La materia y la energía son los dos componentes básicos de todo el Universo. Un enorme reto para los científicos es que la mayor parte de la materia del Universo es invisible y no se conoce el origen de la mayor parte de la energía. ¿Cómo podemos estudiar el Universo si no podemos ver la mayor parte de él?
El observatorio de rayos X Chandra de la NASA y los telescopios ópticos ayudan a cartografiar la distribución de la materia oscura en los cúmulos de galaxias en colisión, como el Cúmulo de la Bala. Las observaciones de rayos X muestran un frente de choque calentado donde el gas de los cúmulos colisionó y se frenó, pero las mediciones de las lentes gravitacionales muestran que la materia oscura no se vio afectada por la colisión y se separó de la materia normal.
Se ha teorizado que cuando algunas partículas de materia oscura colisionan, se aniquilan y desaparecen en un destello de radiación de alta energía. El Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) de Arizona, capaz de detectar la radiación de rayos gamma, busca la firma de la aniquilación de la materia oscura.
El Telescopio del Polo Sur, en la Antártida, y Chandra están poniendo límites a la energía oscura buscando sus efectos en la evolución de los cúmulos de galaxias a lo largo de la historia del Universo. Al comparar las observaciones de los cúmulos de galaxias con los modelos experimentales, los investigadores estudian cómo la energía oscura compite con la gravedad a lo largo de la historia del Universo.
Por qué se expande el universo
Mindy WeisbergerEditoraMindy Weisberger es editora de Live Science para los canales Animales y Planeta Tierra. También informa sobre ciencia general, cubriendo el cambio climático, la paleontología, la biología y el espacio. Mindy tiene un máster en cine por la Universidad de Columbia; antes de trabajar en Live Science, produjo, escribió y dirigió medios de comunicación para el Museo Americano de Historia Natural de Nueva York. Sus vídeos sobre dinosaurios, astrofísica, biodiversidad y evolución aparecen en museos y centros de ciencia de todo el mundo, y han recibido premios como el CINE Golden Eagle y el Communicator Award of Excellence. Sus escritos también han aparecido en Scientific American, The Washington Post y How It Works Magazine.
De qué está hecho el universo
En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que las distancias a las galaxias lejanas eran proporcionales a sus corrimientos al rojo. El desplazamiento al rojo se produce cuando una fuente de luz se aleja de su observador: la longitud de onda aparente de la luz se estira por efecto Doppler hacia la parte roja del espectro. La observación de Hubble implicaba que las galaxias lejanas se alejaban de nosotros, ya que las más lejanas tenían las velocidades aparentes más rápidas. Si las galaxias se alejan de nosotros, razonó Hubble, en algún momento del pasado debieron estar agrupadas.
En los primeros momentos después del Big Bang, el universo era extremadamente caliente y denso. A medida que el universo se fue enfriando, se dieron las condiciones idóneas para dar lugar a los bloques de construcción de la materia: los quarks y los electrones de los que estamos hechos. Unas millonésimas de segundo después, los quarks se agregaron para producir protones y neutrones. En pocos minutos, estos protones y neutrones se combinaron en núcleos. A medida que el universo seguía expandiéndose y enfriándose, las cosas empezaron a suceder más lentamente. Los electrones tardaron 380.000 años en quedar atrapados en órbitas alrededor de los núcleos, formando los primeros átomos. Éstos eran principalmente helio e hidrógeno, que siguen siendo, con mucho, los elementos más abundantes del universo. Las observaciones actuales sugieren que las primeras estrellas se formaron a partir de nubes de gas unos 150-200 millones de años después del Big Bang. Desde entonces, los átomos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el hierro, se producen continuamente en el corazón de las estrellas y se catapultan por todo el universo en espectaculares explosiones estelares llamadas supernovas.
