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Cosmología para niños

Enciclopedia para niños
No debe confundirse con cosmogonía.
Archivo:Hubble ultra deep field high rez edit1
El Campo ultraprofundo del Hubble. Casi todos los puntos de luz en esta imagen son galaxias. Esto es solo una pequeña parte de un universo que podría tener millones de galaxias.

La cosmología es la rama de la física que estudia el universo en su totalidad. Se enfoca en cómo es el universo, cómo se formó y cómo podría terminar. La palabra "cosmología" viene del griego y significa "el estudio del orden" o "el estudio del cosmos".

El término "cosmología" se usó por primera vez en inglés en 1656. Más tarde, en 1731, el filósofo alemán Christian Wolff lo usó en latín para referirse a una parte de la filosofía que estudia la naturaleza general del mundo físico.

La cosmología física es una parte de la cosmología que usa la ciencia para entender el universo. Los científicos, como astrónomos y físicos, la investigan. También participan filósofos que piensan sobre el espacio y el tiempo. La cosmología física moderna se basa principalmente en la Teoría del Big Bang. Esta teoría busca unir lo que vemos en el espacio con las leyes de la física de partículas. Un modelo muy usado es el modelo Lambda-CDM, que incluye la materia oscura y la energía oscura.

El astrofísico teórico David N. Spergel ha dicho que la cosmología es una "ciencia histórica". Esto se debe a que, cuando miramos el espacio, estamos viendo el pasado. La luz de las estrellas y galaxias lejanas tarda mucho tiempo en llegar a nosotros.

¿Qué disciplinas estudian el universo?

La física y la astrofísica son muy importantes para entender el universo. Usan la observación y experimentos científicos. La cosmología física usa las matemáticas y lo que se observa para analizar todo el universo.

Se cree que el universo comenzó con el Big Bang. Después, hubo una inflación cósmica, que fue una expansión muy rápida del espacio. Se calcula que el universo tiene unos 13.799 millones de años. La cosmogonía estudia cómo se originó el universo. La cosmografía se encarga de hacer mapas de las características del universo.

En el pasado, algunos pensadores dividían la cosmología en varias partes. Por ejemplo, la uranología estudiaba los cielos, la aerología el aire, la geología los continentes y la hidrología las aguas.

¿Cómo ha evolucionado la cosmología física?

Archivo:Observable Universe Spanish Annotations
Representación logarítmica del universo observable.

La cosmología física estudia el origen, la evolución y el futuro del universo usando modelos de la física. Se desarrolló como ciencia en la primera mitad del siglo XX gracias a varios descubrimientos:

  • 1915-1916: Albert Einstein creó la teoría general de la relatividad. Esta teoría es la base para los modelos matemáticos del universo. También propuso el primer modelo matemático, el universo estático. En este modelo, el universo es igual en todas partes y en todas las direcciones si lo miras a gran escala.
  • 1916-1917: El astrónomo Willem de Sitter propuso un modelo de universo vacío que se expandía.
  • 1920-1921: Hubo un gran debate entre los astrónomos Heber Curtis y Harlow Shapley. Se dieron cuenta de que las "nebulosas espirales" eran en realidad otras galaxias, no solo partes de nuestra Vía Láctea.
  • 1922-1924: El físico ruso Alexander Friedmann publicó las primeras soluciones matemáticas a las ecuaciones de Einstein. Estas soluciones mostraban un universo en expansión.
  • 1929: Edwin Hubble descubrió que las galaxias más lejanas se alejan de nosotros más rápido. Esto se conoce como la Ley de Hubble.
  • 1930: El sacerdote y astrónomo belga Georges Édouard Lemaître sugirió que el universo nació de un solo punto de energía.
  • 1933: El astrónomo suizo Fritz Zwicky notó que las galaxias se mantenían unidas por una fuerza gravitacional mayor de la que se veía. Así surgió la idea de la materia oscura.
  • 1948: George Gamow y Ralph A. Alpher estudiaron cómo se formaron los elementos ligeros en el universo primitivo. También predijeron la existencia de la radiación de fondo de microondas.
  • 1964: Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson descubrieron la radiación de fondo de microondas. Este descubrimiento fue clave para que la Teoría del Big Bang se convirtiera en el modelo principal para describir el universo.

Desde entonces, se ha confirmado que:

  • El universo se está expandiendo. Las galaxias lejanas se separan cada vez más.
  • La teoría general de la relatividad de Einstein describe muy bien esta expansión.
  • El universo se expandió a partir de un estado inicial muy denso y caliente, donde se formaron los elementos ligeros. A este estado se le llama Big Bang o Gran Explosión.

¿Qué es el Big Bang?

Teoría del Big Bang El modelo del Big Bang, o "La Gran Explosión", es una teoría muy aceptada por los científicos. Sin embargo, todavía hay algunas preguntas sin respuesta:

  • No se sabe exactamente qué pasó en los primeros momentos después del Big Bang. Los científicos buscan una explicación para la unión de las cuatro fuerzas fundamentales (fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil, fuerza electromagnética y la gravedad).
  • No hay un modelo definitivo de cómo se formaron las grandes estructuras que vemos hoy, como las galaxias.
  • No se sabe por qué el universo se está expandiendo cada vez más rápido.
  • El futuro final del universo aún es un misterio.
  • La naturaleza de la materia oscura y la energía oscura es en su mayor parte desconocida.

¿Existen otras ideas sobre el universo?

Existen otras teorías o ideas sobre el universo que no coinciden con el modelo estándar. La mayoría de ellas han sido descartadas con el tiempo o no son tan aceptadas hoy en día. Algunos ejemplos son:

¿Qué es la cosmología filosófica?

Filosofía del espacio y el tiempo En la filosofía, la cosmología se ocupa del universo como un conjunto de seres finitos. Estudia su naturaleza, su origen, sus leyes y sus características más importantes. Se pregunta sobre:

  • El mundo en general.
  • Los principios básicos de los cuerpos.
  • Las leyes de la naturaleza física.
  • Las propiedades principales de los cuerpos.
  • Los seres vivos, ya que son partes importantes del mundo.

Ideas históricas sobre el universo

A lo largo de la historia, diferentes culturas y pensadores han tenido sus propias ideas sobre cómo es el universo. Aquí te mostramos algunas:

Nombre Autor y fecha Clasificación Observaciones
Cosmología hindú Rigveda (hace mucho tiempo) Cíclico, infinito La materia se manifiesta y se oculta en ciclos muy largos. Se cree que hay muchos universos al mismo tiempo.
Cosmología jainista Jain Agamas (alrededor del año 500) Cíclico, eterno y finito El universo es una entidad que siempre ha existido. Tiene una forma similar a la de un hombre de pie.
Cosmología babilónica Literatura babilónica (hace mucho tiempo) Tierra plana La Tierra es plana y circular, flotando en "aguas del caos". Una cúpula sólida (el "firmamento") separa el cielo del agua exterior.
Cosmología eleática Parménides (alrededor del 515 AEC) Finito y esférico El universo es inmutable, perfecto y no cambia. No hay vacío.
Evolución Cósmica Samkhya Kapila (siglo VI a.C.) Relación entre materia y conciencia La materia es la fuente del mundo y evoluciona en diferentes principios. Todo lo que existe es una transformación de la naturaleza original.
Cosmología bíblica Narración de la creación del Génesis Tierra flotando en "aguas del caos" La Tierra y los Cielos forman una unidad. El "firmamento" separa las aguas de arriba de las de abajo.
Modelo de Anaximandro Anaximandro (alrededor del 560 AEC) Geocéntrico, Tierra cilíndrica La Tierra flota en el centro del infinito. El universo se formó de una bola de fuego que se rompió.
Universo atomista Anaxágoras (500-428 AEC) y Epicuro Infinito El universo tiene infinitas semillas (átomos) y un vacío infinito. Los objetos se forman de átomos y se descomponen en ellos. No está gobernado por dioses.
Universo pitagórico Filolao (m. 390 a.C.) Con un "Fuego Central" En el centro del universo hay un fuego central. La Tierra, el Sol, la Luna y los planetas giran a su alrededor.
Del universo Pseudo-Aristóteles (m. 250 a.C.) El universo es un sistema de cielo, tierra y elementos Hay cinco elementos en esferas: tierra, agua, aire, fuego y éter.
Universo estoico Estoicos (300 AEC - 200 EC) El universo es una "isla" El cosmos es finito y está rodeado por un vacío infinito. Cambia de tamaño y tiene ciclos de destrucción y renovación.
Universo platónico Platón (alrededor del 360 AEC) Geocéntrico, extensión finita La Tierra está quieta en el centro. Los cuerpos celestes se mueven en círculos perfectos alrededor de ella.
Modelo de Eudoxo Eudoxo de Cnido (alrededor del 340 AEC) Geocéntrico, primer modelo matemático Los cuerpos celestes se mueven como si estuvieran unidos a esferas invisibles centradas en la Tierra.
Universo aristotélico Aristóteles (384-322 AEC) Geocéntrico, estático, finito La Tierra esférica está rodeada por esferas celestes materiales. El universo no cambia y existe para siempre.
Universo aristarqueano Aristarco (alrededor del 280 AEC) Heliocéntrico La Tierra gira sobre su eje y alrededor del Sol. Las estrellas fijas están centradas alrededor del Sol.
Modelo ptolemaico Ptolomeo (siglo II EC) Geocéntrico El universo gira alrededor de una Tierra inmóvil. Los planetas se mueven en círculos pequeños que a su vez giran en círculos más grandes. Fue el modelo más exitoso por mucho tiempo.
Modelo de Capella Martianus Capella (alrededor del 420) Geocéntrico y Heliocéntrico La Tierra está en el centro. La Luna, el Sol, tres planetas y las estrellas la rodean, mientras que Mercurio y Venus giran alrededor del Sol.
Modelo de Aryabhatan Aryabhata (499) Geocéntrico o Heliocéntrico La Tierra gira y los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor de la Tierra o del Sol.
Universo medieval Filósofos medievales (500-1200) Finito en el tiempo Filósofos cristianos, musulmanes y judíos propusieron un universo finito con un principio.
Multiverso no paralelo Bhagvata Puran(800-1000) Multiverso, No Paralelo Hay innumerables universos, pero no son paralelos. Cada uno es diferente, y las almas existen en un solo universo a la vez.
Cosmología multiversal Fakhr al-Din al-Razi (1149-1209) Multiverso, múltiples mundos Existe un espacio infinito más allá del mundo conocido, y Dios puede llenarlo con infinitos universos.
Modelos Maragha Escuela de Maragha (1259-1528) Geocéntrico Modificaciones al modelo de Ptolomeo, incluyendo el rechazo de algunas ideas y la introducción de nuevas formas de describir el movimiento planetario.
Modelo de Nilakanthan Nilakantha Somayaji (1444-1544) Geocéntrico y heliocéntrico Un universo donde los planetas giran alrededor del Sol, y el Sol gira alrededor de la Tierra.
Universo copernicano Nicolás Copérnico (1473-1543) Heliocéntrico, finito El Sol está en el centro del universo. Los planetas, incluida la Tierra, giran alrededor del Sol. La Luna gira alrededor de la Tierra.
Sistema Ticónico Tycho Brahe (1546-1601) Geocéntrico y Heliocéntrico Los planetas giran alrededor del Sol, y el Sol gira alrededor de la Tierra.
La cosmología de Bruno Giordano Bruno (1548-1600) Infinito, homogéneo Rechazó la idea de un universo con jerarquías. La Tierra y el Sol no son especiales. El espacio entre las estrellas está lleno de éter.
De Magnete William Gilbert (1544-1603) Heliocéntrico, indefinidamente extendido Apoyó el modelo de Copérnico, pero no creía en una esfera de estrellas fijas que limitara el universo.
Kepleriano Johannes Kepler (1571-1630) Heliocéntrico con órbitas elípticas Los descubrimientos de Kepler sentaron las bases de cómo entendemos el Sistema Solar hoy.
Newtoniano estático Isaac Newton (1642-1727) Estático, infinito Cada partícula en el universo atrae a las demás. La materia está distribuida de manera uniforme.
Vórtice cartesiano universo René Descartes, siglo XVII Estático, infinito El espacio está lleno de materia que forma remolinos, creando efectos gravitatorios.
Universo jerárquico Immanuel Kant, Johann Lambert, siglo XVIII Estático, infinito La materia se agrupa en escalas cada vez mayores. La materia se recicla sin fin.
Universo de Einstein con una constante cosmológica Albert Einstein, 1917 Estático (nominalmente), finito Contiene materia distribuida uniformemente. El espacio es curvo. Una fuerza repulsiva contrarresta la gravedad.
Universo de De Sitter Willem de Sitter, 1917 Expansión El espacio se expande con aceleración constante.
Universo MacMillan William Duncan MacMillan 1920s Estático y estable Se crea nueva materia a partir de la radiación; la luz de las estrellas se recicla en nuevas partículas.
Ecuaciones de Friedmann, universo de Friedmann, espacio esférico. Alexander Friedmann 1922 Espacio esférico en expansión Curvatura positiva. Se expande y luego se colapsa. Espacio cerrado (finito).
Universo de Friedmann, espacio hiperbólico Alexander Friedmann, 1924 Espacio hiperbólico en expansión Curvatura negativa. Se expande para siempre.
Hipótesis de los grandes números de Dirac Paul Dirac 1930s Expansión La gravedad se debilita a medida que el universo evoluciona.
Friedmann de curvatura cero Einstein y De Sitter, 1932 Espacio plano en expansión Curvatura cero. Se expande eternamente.
El Big Bang original (Friedmann-Lemaître) Georges Lemaître 1927-29 Expansión El universo tuvo un estado inicial de alta densidad. Luego se expandió en dos etapas.
Universo oscilante (Friedmann-Einstein) Propiciado por Friedmann, década de 1920. Se expande y contrae en ciclos El tiempo es infinito. Ciclos perpetuos de Big Bang seguidos de un colapso.
Universo de Eddington Arthur Eddington 1930 Primero estático, luego se expande Un universo estático que luego comienza a expandirse.
universo Milne de relatividad cinemática Edward Milne, 1933, 1935;

William H. McCrea, 1930s

 Expansión cinemática Rechaza la relatividad general. Consiste en una nube esférica de partículas que se expande en un espacio vacío.
Clase de modelos Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker. Howard Robertson, Arthur Walker, 1935 Expansión uniforme Universos que son iguales en todas partes y en todas las direcciones.
Estado estacionario Hermann Bondi, Thomas Gold, 1948 Expansión, estado estacionario, infinito La materia se crea continuamente para mantener una densidad constante.
Estado estacionario. Fred Hoyle 1948 Expansión, estado estacionario, pero inestable La creación de materia debe estar perfectamente equilibrada con la expansión del espacio.
Ambiplasma Hannes Alfvén 1965 Oskar Klein Universo celular El universo se ve como "meta-galaxias" divididas por capas. Otros universos se forman de otras "burbujas".
Teoría de Brans-Dicke. Carl H. Brans, Robert H. Dicke Expansión La gravedad varía con el tiempo a medida que el universo se expande.
Inflación cósmica Alan Guth 1980 Big Bang modificado El universo tuvo una expansión muy rápida al principio.
Inflación eterna (un modelo de universos múltiples) Andreï Linde, 1983 Big Bang con inflación cósmica Hay muchos universos burbuja que se forman al azar.
Modelo cíclico Paul Steinhardt; Neil Turok 2002 Expansión y contracción en ciclos Dos "membranas" paralelas chocan periódicamente en un espacio de dimensiones superiores.
Modelo cíclico Lauris Baum; Paul Frampton 2007 Solución al problema de entropía La energía oscura divide el universo en muchos pedazos. Nuestro pedazo se contrae con cero entropía.

Véase también

Kids robot.svg En inglés: Cosmology Facts for Kids

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