Explorando el Universo: Componentes, Ciclo de Vida Estelar y Teoría del Big Bang

El Universo y la Cosmología

El universo es el conjunto de todo lo que existe, y la cosmología es la ciencia que lo estudia. El universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias, hipergalaxias y supercúmulos. Se cree que su origen se debe a la explosión y posterior expansión de la materia que se encontraba en un punto (Big Bang). El 90% del universo es masa oscura y no observable. Lo que sí se sabe es que es un universo en expansión y finito.

Componentes del Universo

Los principales componentes del universo son: estrellas, nebulosas y galaxias.

Estrellas

Las estrellas son cuerpos celestes que brillan por sí mismos y mantienen movimiento propio. Son masas de gas a temperaturas altas formadas por hidrógeno (H) y helio (He). Las temperaturas externas varían de 2500 a 50000 K, y según estas, tienen colores variados (de blanco azulado al rojo). El Sol es una enana amarilla.

• Tamaño del Sol: 1,400,000 km
• Distancia del Sol: 150 x 10⁶ km
• Masa del Sol: 2.000 x 10³⁰ kg
• Magnitud del Sol: 4.8

Una estrella se clasifica por el espectro de emisión, que indica sus características. Hay cuatro tipos de estrellas:

• Supergigantes: Tienen un diámetro 400 veces el del Sol.
• Novas: Se producen cuando explosionan las capas externas de las enanas blancas.
• Supernovas: La magnitud de la explosión equivale a 100,000 millones de veces el brillo de nuestro Sol.
• Variables: Su brillo varía con el tiempo.

Nebulosas

Las nebulosas son masas de gases y polvos que se encuentran por todo el universo.

• Nebulosas planetarias: Supernovas asociadas a estrellas muy evolucionadas.
• Objetos Herbig-Haro: Asociados a estrellas jóvenes o en proceso de formación.

Galaxias

Las galaxias son acumulaciones de estrellas, gas y polvo cósmico. Se clasifican en:

• Elípticas
• Espiral
• Irregulares

Otros Objetos Cósmicos

• Quásar: Cuerpos celestes que parecen débiles estrellitas, pero que emiten energía intensa como la de una galaxia entera.
• Agujero Negro: Objeto con una gravedad tan grande que la velocidad de escape es superior a la velocidad de la luz, por lo que es invisible desde el exterior.
• Púlsar: Estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad.

Ciclo de Vida de una Estrella

El ciclo de vida de una estrella comienza con una masa de gas fría. Esta se contrae y se calienta, dando lugar a reacciones nucleares que liberan grandes cantidades de energía. Cuando esto finaliza, la contracción comienza y la temperatura aumenta de nuevo. A continuación, el hidrógeno (H) y el litio reaccionan entre sí, liberando energía y deteniendo la contracción. Cuando los materiales ligeros se consumen, el hidrógeno se transforma en helio (He) a altas temperaturas, y esta reacción continúa hasta que se consume todo el hidrógeno.

• Gigante Roja: Cuando todo el hidrógeno se convierte en helio.
• Enana Blanca: Cuando ya no hay fuentes de energía nuclear. Esta etapa puede finalizar con una explosión.
• Nebulosas Planetarias: Estrellas que se han despojado de sus capas exteriores de forma no explosiva.

Espectro de Absorción

Si la luz del sol pasa a través de un prisma, se observa el espectro visible. Si se analiza este espectro, se observan rayas negras que indican que alguna sustancia ha absorbido esa longitud de onda.

Efecto Doppler

Si un objeto que emite ondas se acerca, las ondas se comprimen y dan lugar a una longitud de onda más corta. Si se alejan, las ondas se estiran y hacen una onda más larga.

Teoría del Big Bang

La teoría del Big Bang describe el origen del universo:

• La Inflación: Principalmente, el universo estaba comprimido en un estado muy denso que se expandió rápidamente.
• Confinamiento de Quarks: Después, la temperatura era lo bastante baja para que los quarks se confinaran en protones y neutrones.
• La Nucleosíntesis: Proceso en el que los protones y los neutrones reaccionan para dar lugar a núcleos de otros átomos.
• Recombinación: Los núcleos de hidrógeno capturan electrones, convirtiéndose en átomos neutros.

Origen del Sistema Solar

Hace 5000 millones de años, fragmentos rocosos de una nebulosa comenzaron a contraerse y a girar. Esto provocó que se aplanara, y los choques entre la materia formaron diversos cúmulos rocosos que posteriormente dieron origen a los planetas.