Formacion y evolucion del universo

Teorías sobre el inicio del universo

El estudio de la estructuración del Universo consiste en estudiar cómo se forman y evolucionan las galaxias, los cúmulos de galaxias, las estrellas y los planetas. El punto de partida de la estructuración del Universo es bien conocido: las diminutas inhomogeneidades del fondo cosmológico difuso, observadas por el WMAP y, más recientemente, por Planck. El marco teórico de los estudios es el llamado “modelo de concordancia cosmológica”, con sus dos componentes: la energía oscura y la materia oscura. Por tanto, la observación de la estructuración del Universo es también una forma de poner a prueba el modelo cosmológico. La estructuración del Universo y la cosmología observacional están fuertemente intercaladas. Los estudios se realizan a partir de observaciones de múltiples longitudes de onda y de simulaciones numéricas de múltiples escalas.

El desarrollo más intrigante de la cosmología moderna es darse cuenta de que la mayor parte del Universo es esencialmente de naturaleza desconocida.    Esta conclusión se basa en dos tipos de observaciones.    La primera es la evidencia indirecta desde hace décadas de la presencia de una gran cantidad de materia invisible, llamada materia oscura, cuya influencia gravitatoria abarca todas las escalas cósmicas, desde la galaxia hasta los cúmulos de galaxias, pasando por todo el Universo.    La segunda es la observación de una aceleración de la expansión del Universo en la historia reciente, que implica la existencia de un nuevo concepto, una energía oscura que ejerce una presión negativa que se opone a la atracción gravitatoria de la materia.

Ciencia de la teoría del Big Bang

Las galaxias albergan la mayor parte de las estrellas del universo y forman las cuentas de la joyería cósmica que define la estructura en las escalas más grandes. Pero las galaxias no siempre han existido y han cambiado a lo largo de los 13.800 millones de años de historia del universo. Los astrónomos estudian el modo en que se forman y evolucionan las galaxias comparando las diferentes formas a lo largo de la historia del cosmos y rastreando cómo llegaron a tener el aspecto que tienen.

Aunque no podemos ver la Vía Láctea desde fuera, los astrónomos han podido deducir su forma y muchos de sus detalles desde nuestra perspectiva interior. Los investigadores también pueden comparar la información única que tenemos por vivir dentro de la galaxia con lo que observamos en otras galaxias.

Las galaxias son un grupo diverso, aunque los astrónomos las agrupan en algunas categorías según las características que tienen en común. Las galaxias espirales, una categoría que incluye a la Vía Láctea, son las galaxias grandes más comunes del universo. Los investigadores observan un gran número de estas galaxias para entender cómo se forman sus brazos espirales y cuánto duran.

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Skip to main contentSuscripción ilimitadaSuscripción ilimitadaSuscripciónEl Cúmulo de la Galaxia es representativo de cómo era el universo cuando tenía el 60 por ciento de su edad actual. El telescopio espacial Hubble capturó la imagen enfocando el cúmulo mientras completaba 10 órbitas. Esta imagen es una de las exposiciones más largas y claras jamás producidas. Varias parejas de galaxias parecen estar atrapadas en el campo gravitatorio de la otra. Este tipo de interacciones son poco frecuentes en los cúmulos cercanos y son una prueba de que el universo está evolucionando. Anuncio

Nota del editor (10/8/19): El cosmólogo James Peebles ganó el Premio Nobel de Física 2019 por sus contribuciones a las teorías sobre cómo comenzó y evolucionó nuestro universo. Describe estas ideas en este artículo, que coescribió para Scientific American en 1994.

En un instante determinado, hace aproximadamente 15.000 millones de años, toda la materia y la energía que podemos observar, concentrada en una región más pequeña que una moneda de diez centavos, comenzó a expandirse y a enfriarse a un ritmo increíblemente rápido. Cuando la temperatura descendió a 100 millones de veces la del núcleo del sol, las fuerzas de la naturaleza asumieron sus propiedades actuales y las partículas elementales conocidas como quarks vagaban libremente en un mar de energía. Cuando el universo se había expandido 1.000 veces más, toda la materia que podemos medir llenaba una región del tamaño del sistema solar.

National geographic big bang

Como en la mayoría de las ramas de las ciencias naturales, los astrónomos y cosmólogos siempre quieren saber la respuesta a la pregunta: “¿Cómo se llegó a esto?” ¿Qué hizo que las galaxias y los cúmulos, supercúmulos, vacíos y filamentos de galaxias tuvieran el aspecto que tienen? La existencia de estos grandes filamentos de galaxias y vacíos es un rompecabezas interesante porque tenemos pruebas (que se discutirán en El Big Bang) de que el universo era extremadamente suave incluso unos cientos de miles de años después de formarse. El reto para los teóricos es entender cómo un universo casi sin rasgos se convirtió en el complejo y abultado que vemos hoy. Gracias a nuestras observaciones y a los conocimientos actuales sobre la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico, la materia oscura y la estructura a gran escala, ahora estamos preparados para intentar responder a esa pregunta en algunas de las mayores escalas posibles del universo. Como veremos, la respuesta corta a cómo el universo llegó a ser así es “materia oscura + gravedad + tiempo”.

Ya hemos visto que las galaxias eran más numerosas, pero más pequeñas, más azules y más torpes, en el pasado lejano que en la actualidad, y que las fusiones de galaxias desempeñan un papel importante en su evolución. Al mismo tiempo, hemos observado cuásares y galaxias que emitieron su luz cuando el universo tenía menos de mil millones de años, por lo que sabemos que las grandes condensaciones de materia habían comenzado a formarse al menos en esa época. También vimos en Galaxias activas, cuásares y agujeros negros supermasivos que muchos cuásares se encuentran en el centro de galaxias elípticas. Esto significa que algunas de las primeras grandes concentraciones de materia deben haber evolucionado hasta convertirse en las galaxias elípticas que vemos en el universo actual. Parece probable que los agujeros negros supermasivos de los centros de las galaxias y la distribución esférica de la materia ordinaria a su alrededor se formaran al mismo tiempo y mediante procesos físicos relacionados.

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About the Author: Olivo Magno