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6 months ago (12.02.22) 112 Views

¿Qué es el espacio y el universo?

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¿Qué es el universo?

El universo lo es todo. Incluye todo el espacio, y toda la materia y energía que contiene el espacio. Incluso incluye el tiempo mismo y, por supuesto, te incluye a ti.

La Tierra y la Luna son parte del universo, al igual que los otros planetas y sus muchas docenas de lunas. Junto con los asteroides y los cometas, los planetas orbitan alrededor del Sol. El Sol es una entre cientos de miles de millones de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, y la mayoría de esas estrellas tienen sus propios planetas, conocidos como exoplanetas.

La Vía Láctea es solo una de los miles de millones de galaxias en el universo observable; se cree que todas ellas, incluida la nuestra, tienen agujeros negros supermasivos en sus centros. Todas las estrellas en todas las galaxias y todas las demás cosas que los astrónomos ni siquiera pueden observar son parte del universo. Es, simplemente, todo.

 

Aunque el universo puede parecer un lugar extraño, no es un lugar distante. Dondequiera que estés ahora, el espacio exterior está a solo 62 millas (100 kilómetros) de distancia. De día o de noche, ya sea que esté en el interior o al aire libre, durmiendo, almorzando o durmiendo en clase, el espacio exterior está a solo unas pocas docenas de millas sobre su cabeza. Está debajo de ti también. A unas 8.000 millas (12.800 kilómetros) por debajo de tus pies, en el lado opuesto de la Tierra, acecha el implacable vacío y la radiación del espacio exterior.

De hecho, técnicamente estás en el espacio ahora mismo. Los humanos dicen “en el espacio” como si estuviera allí y nosotros aquí, como si la Tierra estuviera separada del resto del universo. Pero la Tierra es un planeta, y está en el espacio y forma parte del universo al igual que los demás planetas. Da la casualidad de que las cosas viven aquí y el entorno cerca de la superficie de este planeta en particular es hospitalario para la vida tal como la conocemos. La Tierra es una pequeña y frágil excepción en el cosmos. Para los humanos y el resto de seres vivos de nuestro planeta, prácticamente todo el cosmos es un entorno hostil y despiadado.

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Esta imagen en color real muestra América del Norte y América del Sur tal como se verían desde el espacio a 35 000 km (22 000 millas) sobre la Tierra. La imagen es una combinación de datos de dos satélites. El instrumento Espectrorradiómetro de Imágenes de Resolución Moderada (MODIS) a bordo del satélite Terra de la NASA recopiló los datos de la superficie terrestre durante 16 días, mientras que el Satélite Ambiental Operacional Geoestacionario (GOES) de la NOAA produjo una instantánea de las nubes de la Tierra y la Luna. Imagen creada por Reto Stöckli, Nazmi El Saleous y Marit Jentoft-Nilsen, NASA GSFC

 

¿Qué edad tiene la Tierra?

Nuestro planeta, la Tierra, es un oasis no solo en el espacio, sino en el tiempo. Puede parecer permanente, pero el planeta entero es algo fugaz en la vida útil del universo. Durante casi dos tercios del tiempo desde que comenzó el universo, la Tierra ni siquiera existió. Tampoco durará para siempre en su estado actual. Dentro de varios miles de millones de años, el Sol se expandirá, tragando a Mercurio y Venus, y llenando el cielo de la Tierra. Incluso podría expandirse lo suficiente como para tragarse la Tierra misma. Es difícil estar seguro. Después de todo, los humanos apenas han comenzado a descifrar el cosmos.

Si bien el futuro distante es difícil de predecir con precisión, el pasado distante lo es un poco menos. Al estudiar la descomposición radiactiva de los isótopos en la Tierra y en los asteroides, los científicos han descubierto que nuestro planeta y el sistema solar se formaron hace unos 4600 millones de años.

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¿Qué edad tiene el universo?

El universo, por otro lado, parece tener unos 13.800 millones de años. Los científicos llegaron a ese número midiendo las edades de las estrellas más antiguas y la velocidad a la que se expande el universo. También midieron la expansión observando el cambio Doppler en la luz de las galaxias, casi todas las cuales se alejan de nosotros y entre sí. Cuanto más lejos están las galaxias, más rápido se alejan. Uno podría esperar que la gravedad ralentizara el movimiento de las galaxias entre sí, pero en cambio se están acelerando y los científicos no saben por qué. En un futuro lejano, las galaxias estarán tan lejos que su luz no será visible desde la Tierra.

Dicho de otro modo, la materia, la energía y todo lo que hay en el universo (incluido el propio espacio) era más compacto el sábado pasado que hoy.

 

Dicho de otro modo, la materia, la energía y todo lo que hay en el universo (incluido el propio espacio) era más compacto el sábado pasado que hoy. Lo mismo puede decirse de cualquier momento del pasado: el año pasado, hace un millón de años, hace mil millones de años. Pero el pasado no continúa para siempre.

Al medir la velocidad de las galaxias y sus distancias a nosotros, los científicos han descubierto que si pudiéramos retroceder lo suficiente, antes de que se formaran las galaxias o antes de que las estrellas comenzaran a fusionar hidrógeno en helio, las cosas estaban tan juntas y calientes que los átomos no podían formarse y los fotones no tenía adónde ir. Un poco más atrás en el tiempo, todo estaba en el mismo lugar. O, en realidad, todo el universo (no solo la materia que contiene) era un solo lugar.

Sin embargo, no dedique demasiado tiempo a considerar una misión para visitar el lugar donde nació el universo, ya que una persona no puede visitar el lugar donde ocurrió el Big Bang. No es que el universo fuera un espacio oscuro y vacío y en él ocurriera una explosión de la que brotó toda la materia. El universo no existía. El espacio no existía. El tiempo es parte del universo y por eso no existió. El tiempo también comenzó con el Big Bang. El espacio mismo se expandió desde un solo punto hasta el enorme cosmos a medida que el universo se expandía con el tiempo.

 

¿De qué está hecho el universo?

El universo contiene toda la energía y la materia que hay. Gran parte de la materia observable en el universo toma la forma de átomos individuales de hidrógeno, que es el elemento atómico más simple, hecho de solo un protón y un electrón (si el átomo también contiene un neutrón, se llama deuterio). Dos o más átomos que comparten electrones es una molécula. Muchos trillones de átomos juntos es una partícula de polvo. Mezcla unas pocas toneladas de carbono, sílice, oxígeno, hielo y algunos metales, y tendrás un asteroide. O junta 333.000 masas terrestres de hidrógeno y helio, y tienes una estrella similar al Sol.

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Esta espectacular imagen del instrumento SPHERE en el Very Large Telescope de ESO es la primera imagen clara de un planeta captado en el mismo acto de formación alrededor de la estrella enana PDS 70. El planeta se destaca claramente, visible como un punto brillante a la derecha del centro de la imagen, que está oscurecido por la máscara del coronógrafo utilizada para bloquear la luz cegadora de la estrella central. Crédito: ESO/A. Muller et al.

 

En aras de la practicidad, los humanos clasifican los grupos de materia en función de sus atributos. Galaxias, cúmulos de estrellas, planetas, planetas enanos, planetas rebeldes, lunas, anillos, rizos, cometas, meteoritos, mapaches: todos son colecciones de materia que exhiben características diferentes entre sí pero que obedecen las mismas leyes naturales.

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Los científicos han comenzado a contar esos grupos de materia y los números resultantes son bastante salvajes. Nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, contiene al menos 100 mil millones de estrellas, y el universo observable contiene al menos 100 mil millones de galaxias. Si todas las galaxias fueran del mismo tamaño, eso nos daría 10 mil billones de billones (o 10 sextillones) de estrellas en el universo observable.

Pero el universo también parece contener un montón de materia y energía que no podemos ver ni observar directamente. Todas las estrellas, planetas, cometas, nutrias marinas, agujeros negros y escarabajos peloteros juntos representan menos del 5 por ciento de la materia del universo. Alrededor del 27 por ciento del resto es materia oscura, y el 68 por ciento es energía oscura, ninguno de los cuales se comprende ni remotamente. El universo tal como lo entendemos no funcionaría si la materia oscura y la energía oscura no existieran, y están etiquetadas como “oscuras” porque los científicos parecen no poder observarlas directamente. Al menos no todavía.

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Se muestran dos vistas del Hubble del cúmulo de galaxias masivas Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652). A la izquierda está la vista en luz visible con arcos azules de aspecto extraño que aparecen entre las galaxias amarillentas. Estas son las imágenes ampliadas y distorsionadas de galaxias ubicadas muy por detrás del cúmulo. Su luz es desviada y amplificada por la inmensa gravedad del cúmulo en un proceso llamado lente gravitacional. A la derecha, se agregó un sombreado azul para indicar la ubicación del material invisible llamado materia oscura que se requiere matemáticamente para dar cuenta de la naturaleza y la ubicación de las galaxias con lentes gravitacionales que se ven. Créditos: NASA, ESA, MJ Jee y H. Ford (Universidad Johns Hopkins)

 

¿Cómo ha cambiado nuestra visión del universo con el tiempo?

La comprensión humana de lo que es el universo, cómo funciona y cuán vasto es ha cambiado a lo largo de los siglos. Durante innumerables vidas, los humanos tuvieron pocos o ningún medio para comprender el universo. En cambio, nuestros antepasados ​​lejanos se basaron en el mito para explicar los orígenes de todo. Debido a que nuestros antepasados ​​mismos los inventaron, los mitos reflejan preocupaciones, esperanzas, aspiraciones o miedos humanos en lugar de la naturaleza de la realidad.

Sin embargo, hace varios siglos, los humanos comenzaron a aplicar las matemáticas, la escritura y nuevos principios de investigación a la búsqueda del conocimiento. Esos principios se refinaron con el tiempo, al igual que las herramientas científicas, y eventualmente revelaron pistas sobre la naturaleza del universo. Hace solo unos pocos cientos de años, cuando la gente comenzó a investigar sistemáticamente la naturaleza de las cosas, la palabra “científico” ni siquiera existía (los investigadores en cambio fueron llamados “filósofos naturales” por un tiempo). Desde entonces, nuestro conocimiento del universo ha dado un salto hacia adelante en repetidas ocasiones. Hace solo un siglo que los astrónomos observaron por primera vez galaxias más allá de la nuestra, y solo ha pasado medio siglo desde que los humanos comenzaron a enviar naves espaciales a otros mundos.

 

En el lapso de una sola vida humana, las sondas espaciales viajaron al sistema solar exterior y enviaron las primeras imágenes de cerca de los cuatro planetas exteriores gigantes y sus innumerables lunas; los rovers rodaron por la superficie de Marte por primera vez; los humanos construyeron una estación espacial en órbita terrestre con tripulación permanente; y los primeros grandes telescopios espaciales ofrecieron vistas asombrosas de partes más distantes del cosmos que nunca antes. Solo a principios del siglo XXI, los astrónomos descubrieron miles de planetas alrededor de otras estrellas, detectaron ondas gravitacionales por primera vez y produjeron la primera imagen de un agujero negro.

 

black hole

Usando el Event Horizon Telescope, los científicos obtuvieron una imagen del agujero negro en el centro de la galaxia M87. Crédito: Colaboración del Telescopio Event Horizon et al.

Con la tecnología y el conocimiento en constante avance, y sin escasez de imaginación, los seres humanos continúan poniendo al descubierto los secretos del cosmos. Nuevas percepciones y nociones inspiradas ayudan en esta búsqueda y también surgen de ella. Todavía tenemos que enviar una sonda espacial incluso a la más cercana de los miles de millones de otras estrellas de la galaxia. Los humanos ni siquiera han explorado todos los mundos de nuestro propio sistema solar. En resumen, la mayor parte del universo que se puede conocer permanece desconocido .

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El universo tiene casi 14 000 millones de años, nuestro sistema solar tiene 4 600 millones de años, la vida en la Tierra ha existido durante unos 3 800 millones de años y los humanos han existido solo unos pocos cientos de miles de años. En otras palabras, el universo ha existido aproximadamente 56.000 veces más que nuestra especie. Según esa medida, casi todo lo que sucedió alguna vez sucedió antes de que existieran los humanos. Entonces, por supuesto, tenemos muchas preguntas; en un sentido cósmico, acabamos de llegar.

 

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Nuestras primeras décadas de exploración de nuestro propio sistema solar son simplemente un comienzo. A partir de aquí, solo dentro de una vida humana, nuestra comprensión del universo y nuestro lugar en él sin duda habrá crecido y evolucionado de formas que hoy solo podemos imaginar.


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