Universo para niños
Datos para niños Universo |
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 La imagen de luz visible más profunda del cosmos, el Campo Ultra Profundo del Hubble.
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| Edad | 13 799±21 millones de años calculados | |
| Diámetro | Al menos 93 000 millones de años luz | |
| Masa (materia ordinaria) | Al menos 1053 kg | |
| Densidad media | 4.5x10−31 g/cm³ | |
| Temperatura media | 2.72548 K | |
| Contenidos principales | Materia ordinaria (bariónica) (4.9 %) Materia oscura (26.8 %) Energía oscura (68.3 %) |
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| Forma | Plano, con un margen de error de 0.4 % | |
| Cosmología física | ||
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| Artículos | ||
| Universo primitivo | Teoría del Big Bang · Inflación cósmica · Bariogénesis · Nucleosíntesis primordial | |
| Expansión | Expansión métrica del espacio · Expansión acelerada del Universo · Ley de Hubble · Corrimiento al rojo | |
| Estructura | Forma del universo · Espacio-tiempo · Materia bariónica · Universo · Materia oscura · Energía oscura | |
| Experimentos | Planck (satélite) · WMAP · COBE | |
| Científicos | Albert Einstein · Edwin Hubble · Georges Lemaître · Stephen Hawking · George Gamow - Mustapha Ishak-Boushaki | |
| Portales | ||
| Principal | Cosmología | |
| Otros | Física · Astronomía · Exploración espacial · Sistema Solar | |
El universo es todo lo que existe: el espacio, el tiempo, la materia y la energía. Es el conjunto de todo lo que podemos detectar y que interactúa según las leyes de la física. A veces, la palabra "universo" se usa para referirse al cosmos, el mundo o la realidad. La cosmología es la ciencia que estudia el universo a gran escala, combinando la astronomía y la física para entender cómo funciona.
Los científicos ven el universo como un sistema cerrado que contiene energía y materia. Todo esto se rige por principios de causa y efecto. Basándose en lo que podemos observar, los físicos intentan describir el espacio-tiempo y todo lo que hay en él.
Los experimentos sugieren que las leyes de la física son las mismas en todo el universo y a lo largo de su historia. La fuerza más importante en las grandes distancias es la gravedad. La relatividad general es la teoría más precisa para explicarla. Las otras tres fuerzas fundamentales y las partículas que las componen se describen con el modelo estándar.
El universo tiene al menos tres dimensiones de espacio y una de tiempo. El espacio parece ser plano, lo que significa que la geometría euclidiana (la que aprendemos en la escuela) funciona bien en todo el universo.
La teoría más aceptada sobre cómo se formó el universo es el Big Bang. Fue propuesta por el científico belga Georges Lemaître, basándose en las ideas de Albert Einstein. Lemaître sugirió que el universo no era estático, sino que tuvo un comienzo. El Big Bang describe cómo el espacio-tiempo se expandió rápidamente desde un punto muy pequeño y denso. Después de una fase de inflación cósmica (una expansión súper rápida), el universo se enfrió y se hizo menos denso. Pequeñas diferencias en la distribución de la materia llevaron a la formación de las galaxias que vemos hoy.
Las observaciones indican que el universo tiene unos 13.799 millones de años. Su tamaño observable es de al menos 93.000 millones de años luz de diámetro. Un año luz es la distancia que la luz recorre en un año.
Aunque la materia no puede viajar más rápido que la luz, el espacio mismo sí puede expandirse más rápido. Por eso, dos galaxias pueden separarse más rápido que la velocidad de la luz si el espacio entre ellas se estira.
Observaciones recientes muestran que esta expansión se está acelerando. La mayor parte del universo está hecha de materia oscura y energía oscura. La materia que conocemos (átomos) es solo un 5% del total.
Las pruebas de la radiación de fondo de microondas (un "eco" del Big Bang) y la forma en que las galaxias se alejan (llamado "corrimiento al rojo") apoyan la teoría del Big Bang.
Sobre el futuro del universo, las pruebas actuales sugieren que seguirá expandiéndose para siempre. Esto podría llevar a un "Gran Desgarro" (Big Rip), donde incluso los átomos se separarían. Otra idea es el "Gran Colapso" (Big Crunch), donde la gravedad detendría la expansión y todo se volvería a comprimir. Sin embargo, las últimas observaciones favorecen la expansión continua.
Contenido
- ¿Qué es el universo observable?
- Teorías científicas sobre el origen del universo
- La teoría del Big Bang
- La sopa primigenia
- Protogalaxias: el nacimiento de las galaxias
- El destino final del universo
- Inflación cósmica
- Teoría del universo cíclico
- Teoría del multiverso
- ¿Qué tan grande es el universo?
- La forma del universo
- El color del universo
- Homogeneidad e isotropía
- Composición del universo
- Estructura cuántica
- Multiversos
- ¿El universo es una ilusión?
- Formaciones del universo
- Indicios de un comienzo
- Otros términos
- Véase también
¿Qué es el universo observable?
Los científicos usan el término "universo" de diferentes maneras. A veces se refieren a todo el universo, y otras veces solo a la parte que podemos ver.
El universo observable es la parte del espacio que podemos ver con telescopios y otros instrumentos. Es la parte de la que nos ha llegado luz desde el Big Bang. Los científicos creen que esta parte observable es solo una porción muy pequeña del universo completo. No sabemos si el universo es infinito o si tiene un tamaño total.
Teorías científicas sobre el origen del universo
La teoría del Big Bang
La idea de que el universo se está expandiendo surgió de las observaciones del "corrimiento al rojo" en la década de 1920. Este fenómeno muestra que las galaxias lejanas se alejan de nosotros. Si el universo siempre se ha expandido, entonces en el pasado todo debió estar junto. Esta es la base de la teoría del Big Bang, el modelo más aceptado hoy.
Al principio del Big Bang, se cree que el universo era un plasma muy caliente y denso. A medida que se expandía, se enfrió y se formaron los átomos. La energía de ese momento se separó de la materia y se convirtió en la radiación de fondo de microondas, que todavía podemos detectar hoy. Esta radiación es muy uniforme, lo que se explica por un período de inflación cósmica justo después del Big Bang.
Estudiar las pequeñas variaciones en esta radiación nos da información sobre la edad y composición del universo. La edad del universo se calcula en unos 13.700 millones de años.
La sopa primigenia
En los primeros instantes del universo, los quarks (partículas que forman protones y neutrones) no estaban unidos. Había una mezcla muy caliente y densa de quarks y gluones, junto con algunos electrones. Solo cuando el universo se enfrió lo suficiente, estas partículas se unieron para formar la materia que conocemos.
Protogalaxias: el nacimiento de las galaxias
Se cree que las primeras galaxias eran pequeñas y débiles. Emitían mucha radiación que separaba los átomos de gas de sus electrones. Este gas se calentó y expandió, y con el tiempo, acumuló suficiente masa para formar las grandes galaxias que vemos hoy.
El destino final del universo
El futuro del universo depende de cuánta materia y energía oscura contenga. Hay dos ideas principales:
El Gran Colapso (Big Crunch)
Si el universo es lo suficientemente denso, la fuerza gravitatoria de toda la materia podría detener la expansión y hacer que el universo se contraiga. Las galaxias se acercarían y chocarían, y todo se reduciría a un punto muy denso y caliente. Algunos científicos pensaron que después de esto podría formarse otro universo, en un ciclo sin fin. Sin embargo, las últimas observaciones no apoyan esta idea.
El Gran Desgarro (Big Rip)
Si hay suficiente energía oscura, el universo podría terminar en un "Gran Desgarro". Primero, las galaxias se separarían. Luego, la gravedad sería demasiado débil para mantener unidas las galaxias y los sistemas planetarios. Finalmente, las estrellas y los planetas se desintegrarían, y hasta los átomos serían destruidos. Los cálculos sugieren que esto podría ocurrir dentro de unos 20.000 millones de años.
El Gran Rebote (Big Bounce)
Algunos científicos proponen que el Big Bang no fue el único comienzo. Podría haber sido el inicio de una fase de expansión que siguió a una contracción. Así, el universo podría estar en un ciclo de expansión y contracción, como un "Gran Rebote" continuo.
Inflación cósmica
La teoría de la inflación sugiere que el universo tuvo una fase de expansión extremadamente rápida al principio, antes de la expansión más gradual que vemos hoy. Esta teoría ayuda a explicar algunos problemas del Big Bang y cómo se formaron las estructuras del universo. Datos de la radiación cósmica de fondo de microondas, obtenidos por la nave espacial WMAP de la NASA, apoyan esta teoría.
Teoría del universo cíclico
Esta teoría propone que el universo no tuvo un solo origen, sino que pasa por ciclos de expansión y contracción. Después de un Big Bang, el universo se expande, luego se contrae en un "Big Crunch", y de ese colapso surge una nueva expansión, repitiendo el ciclo. Una versión moderna es el modelo ekpirótico, que sugiere que nuestro universo es una "membrana" que choca con otra, creando nuevos Big Bangs.
Teoría del multiverso
La idea del multiverso, que significa "múltiples universos", sugiere que podría haber muchos universos coexistiendo. Aunque antes era una idea de ciencia ficción, ahora es estudiada por los científicos. Algunos creen que el Big Bang no fue un evento único, sino uno de muchos, y que cada explosión dio origen a un universo diferente, formando un vasto sistema de realidades paralelas.
¿Qué tan grande es el universo?
No sabemos con certeza el tamaño total del universo. Podría ser de billones de años luz o incluso infinito. El universo observable es finito, es decir, tiene un límite. Es una esfera con la Tierra en el centro y un diámetro de unos 93.000 millones de años luz. Las distancias en el universo son tan grandes que usamos el año luz como unidad de medida.
Antes, se pensaba que el universo era "finito pero ilimitado", como la superficie de una esfera. Pero las últimas observaciones sugieren que el universo es plano y finito.
La forma del universo
Una pregunta importante es la forma del universo. Los científicos creen que el universo observable es casi plano, con pequeñas "arrugas" donde los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo. Esto se ha confirmado con datos de las variaciones de temperatura en la radiación de fondo de microondas.
Si el universo fuera compacto y sin límites, podríamos, después de viajar mucho, volver al punto de partida. La luz de las estrellas podría pasar por el universo observable más de una vez. Sin embargo, las últimas investigaciones hacen que esto parezca poco probable.
El color del universo
Aunque el cielo nocturno es negro, en 2002, los astrónomos Karl Glazebrook e Ivan Baldry descubrieron que el color promedio del universo es un tono que llamaron "café con leche cósmico". Llegaron a esta conclusión analizando la luz de más de 200.000 galaxias.
Homogeneidad e isotropía
A grandes distancias, el universo es muy uniforme. Esto significa que la densidad de la materia es casi la misma en todas partes y no hay una dirección preferida. Esta uniformidad es importante para los modelos cosmológicos modernos.
Las leyes y constantes físicas que conocemos en nuestra galaxia parecen ser las mismas en todo el universo observable. No hay pruebas de que hayan cambiado desde el Big Bang.
Composición del universo
El universo observable parece ser geométricamente plano. Su densidad de masa-energía es muy baja. Se compone de un 73% de energía oscura, un 23% de materia oscura fría y solo un 4% de átomos. La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio.
Se cree que al principio del Big Bang se formaron cantidades iguales de materia y antimateria. Sin embargo, hoy vemos mucha materia y casi nada de antimateria. Esto es un misterio que los científicos intentan resolver.
Antes de que se formaran las primeras estrellas, el universo estaba compuesto principalmente por hidrógeno (75%) y helio-4 (24%). Las estrellas, a través de la fusión nuclear, crean elementos más pesados, que luego se dispersan por el universo cuando las estrellas explotan (supernovas) o expulsan material.
El Big Bang dejó un "fondo" de fotones y neutrinos. La temperatura de esta radiación ha disminuido con la expansión del universo y ahora es muy fría, de unos 2,725 K.
Estructura cuántica
Según la física moderna, el universo es como un sistema cuántico aislado. Es un campo de ondas que se "define" cuando lo observamos o medimos. Esto sugiere que el universo es no local y no determinista en su nivel más fundamental.
Multiversos
Los científicos estudian la posibilidad de que existan "multiversos" o varios universos que coexisten. La Teoría de Multiexplosiones sugiere que podría haber muchos universos en el mismo espacio. Ideas que antes eran de ciencia ficción, como los universos paralelos, ahora son tomadas en serio por la ciencia.
¿El universo es una ilusión?
Científicos del King's College de Londres, al recrear las condiciones posteriores al Big Bang, sugirieron que el universo pudo haber colapsado y dejado de existir casi tan pronto como empezó. Esto plantea la idea de que lo que vemos podría ser solo el pasado de los astros, y que el universo tal como lo conocemos no existe en el presente.
Formaciones del universo
Las galaxias
A gran escala, el universo está lleno de galaxias, que son enormes grupos de estrellas. Son las estructuras más grandes donde se organiza la materia. A través de un telescopio, se ven como manchas brillantes de diferentes formas. Hay galaxias pequeñas con unos 400.000 millones de estrellas y galaxias gigantes con más de un billón de estrellas.
Además de estrellas y sus planetas, las galaxias también contienen materia interestelar, que es polvo y gas. Se estima que el universo tiene unos 100.000 millones de galaxias.
Formas de galaxias
Los telescopios nos han permitido clasificar las galaxias por su forma:
Galaxias elípticas
Tienen forma de elipse o esfera. No tienen una estructura interna definida y tienen poca materia interestelar. Se cree que son las más antiguas, con estrellas viejas.
Galaxias lenticulares
Estas galaxias fueron espirales, pero perdieron gran parte de su materia interestelar. Ahora no tienen brazos espirales, solo un núcleo. Constituyen alrededor del 3% de las galaxias.
Galaxias espirales
Tienen un núcleo central y dos o más brazos en espiral. El núcleo tiene muchas estrellas viejas, y los brazos tienen mucha materia interestelar y estrellas jóvenes y brillantes. Alrededor del 75% de las galaxias son de este tipo.
Galaxia espiral barrada
Son un tipo de galaxia espiral con una barra central de la que salen los brazos espirales. Nuestra Vía Láctea es una galaxia espiral barrada.
Galaxias irregulares
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Son galaxias que no tienen una forma definida. Suelen ser pequeñas y contienen mucho gas y polvo. Representan alrededor del 5% de las galaxias.
La Vía Láctea
La Vía Láctea es nuestra galaxia. Es una galaxia espiral barrada con un diámetro de unos 100.000 años luz. Se calcula que tiene unos 200.000 millones de estrellas, incluyendo nuestro Sol. El Sol está en uno de sus brazos espirales, llamado el brazo de Orión.
Todas las estrellas y la materia de la Vía Láctea giran alrededor de su centro a una velocidad de más de 216 kilómetros por segundo.
Las constelaciones
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Solo tres galaxias además de la nuestra son visibles a simple vista: la Galaxia de Andrómeda y las Nubes de Magallanes. Las demás galaxias no se ven sin telescopio. Sin embargo, las estrellas de la Vía Láctea sí son visibles y forman figuras reconocibles en el cielo, llamadas constelaciones. La Unión Astronómica Internacional ha agrupado las estrellas en 88 constelaciones oficiales.
Las estrellas
Las estrellas son enormes esferas de gas que brillan debido a las reacciones nucleares en su interior. La gravedad, la presión y la temperatura hacen que los átomos se fusionen, liberando luz y calor.
Cuando una estrella se queda sin hidrógeno, empieza a fusionar elementos más pesados, se expande y se convierte en una gigante roja. Luego, expulsa gran parte de su material y se contrae hasta convertirse en una enana blanca. Si la estrella es mucho más grande que el Sol, puede terminar su vida con una explosión llamada supernova y convertirse en una estrella de neutrones o incluso en un agujero negro.
Los púlsares son estrellas de neutrones que giran muy rápido y emiten ondas de radio en pulsos regulares. Los cuásares son objetos muy brillantes y lejanos que se alejan de nosotros a velocidades muy altas. Son tan luminosos como miles de galaxias.
Los planetas
Los planetas son cuerpos que giran alrededor de una estrella. Deben ser lo suficientemente grandes como para tener forma esférica por su propia gravedad y haber "limpiado" su órbita de otros objetos grandes. En nuestro Sistema Solar hay 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón es considerado un planeta enano. Fuera de nuestro Sistema Solar, se han descubierto muchos planetas extrasolares.
Los satélites
Los satélites naturales son astros que giran alrededor de los planetas. La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Otros planetas tienen muchos satélites, como Júpiter con 92 o Saturno con 83.
Asteroides y cometas
En algunas zonas del sistema solar, la materia no se agrupó para formar un planeta. En su lugar, se formaron asteroides, que son rocas de diferentes tamaños que orbitan alrededor de la estrella. Si son más pequeños de 50 metros, se llaman meteoroides.
Cuando los asteroides ricos en agua se acercan a una estrella, el calor hace que parte de su masa se evapore, creando una cola brillante. Estos objetos se llaman cometas. En nuestro Sistema Solar, hay dos grandes grupos de asteroides: el Cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, y la Nube de Oort en los límites del Sistema Solar.
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Indicios de un comienzo
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein (1916) sugería que el universo se expandía o se contraía. Esto era diferente de la idea de un universo estático que se aceptaba entonces. Einstein incluso añadió un término a sus ecuaciones para que coincidieran con la idea de un universo sin cambios.
Sin embargo, en la década de 1920, el astrónomo Edwin Hubble, usando un gran telescopio en el monte Wilson, descubrió que las "nebulosas" que se veían no eran nubes de gas en nuestra galaxia, sino otras galaxias. Hoy se cree que hay entre 50.000 y 125.000 millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas.
Hubble también descubrió que las galaxias se alejan de nosotros, y cuanto más lejos están, más rápido se alejan. Los astrónomos miden esto con un espectrógrafo, que analiza la luz de los astros. La luz de un objeto se ve más rojiza (fenómeno llamado corrimiento al rojo) si se aleja, y más azulada si se acerca. Casi todas las galaxias conocidas tienen un corrimiento al rojo, lo que indica que el universo se expande de forma ordenada.
Esta expansión sugiere que, si rebobináramos el tiempo, el universo se contraería hasta un único punto de origen. El físico Stephen Hawking concluyó que "la ciencia podría afirmar que el universo tiene que haber conocido un comienzo".
Al principio, muchos científicos no aceptaban la idea de un comienzo. El científico Fred Hoyle se burló de la idea llamándola "una gran explosión" (Big Bang). Él argumentaba que si hubo un comienzo tan dinámico, debería haber un "eco" de ese evento. En 1965, los astrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la radiación de fondo: el "destello residual" de esa explosión inicial. Esto confirmó la teoría del Big Bang.
Más tarde, se buscaban pequeñas irregularidades en esta radiación, ya que la formación de galaxias habría necesitado zonas más frías y densas. El satélite COBE de la NASA, lanzado en 1989, detectó estas fluctuaciones, que fueron cruciales para entender cómo se formaron las galaxias hace miles de millones de años.
Otros términos
A lo largo de la historia, se han usado diferentes palabras para referirse a "todo el espacio", como "cielos", "cosmos" y "mundo". El macrocosmos también se usa para describir un sistema grande que refleja componentes de un sistema aún mayor. Un microcosmos es lo contrario, un sistema pequeño que refleja uno mucho más grande.
Aunque la palabra "mundo" a menudo se refiere a la Tierra, antiguamente se usaba para todo lo que existía.
Véase también
En inglés: Universe Facts for Kids
- Anexo:Localización de la Tierra en el universo
- Astrofísica
- Albert Einstein
- Astronomía
- Big Bang
- Cosmología
- Cosmología física
- Cosmovisión
- Cronología del universo temprano
- Destino final del universo
- Edad del universo
- Estructura del universo a gran escala
- Ley de Hubble-Lemaître
- Forma del universo
- Inflación cósmica
- Expansión métrica del espacio
- Microcosmos
- Modelo Lambda-CDM
- Carl Sagan
- Multiverso
- Origen del universo
- Principio cosmológico
- Principio antrópico
- Principio holográfico
- Teoría del Big Bang
- Teoría del estado estacionario
- Universo oscilante
- Universos paralelos
- Universo observable
