L'Univers: Estructura, Teories Cosmològiques i Composició

L'Univers: Definició i Estructura

L'univers és tot, sense excepcions: matèria, energia, espai i temps. Tot el que existeix forma part de l'univers.

L'estructura jeràrquica de l'univers es pot descriure com: Univers → cúmuls de galàxies → galàxies (i nebuloses) → cúmuls d'estrelles → estrelles.

Un exemple concret és el nostre Sistema Solar, centrat en el Sol, una estrella que desprèn energia procedent de reaccions nuclears. Al seu voltant orbiten:

• 8 Planetes: Mercuri, Venus, la Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà, Neptú.
• Satèl·lits: Com la nostra Lluna, Fobos, Deimos (n'hi ha més de 64 coneguts al Sistema Solar).
• Un cinturó d'asteroides.
• Cometes.

Evolució de les Teories sobre l'Estructura de l'Univers

La Teoria Geocèntrica

La Teoria Geocèntrica col·loca la Terra en el centre de l'univers. Va ser formulada per Aristòtil i va estar en vigor fins al segle XVI.

La Teoria Heliocèntrica

Posteriorment, va ser reemplaçada per la Teoria Heliocèntrica, que sosté que la Terra i els altres planetes giren al voltant del Sol.

En el segle XVI, Nicolau Copèrnic va emprar càlculs matemàtics per sustentar la seva hipòtesi. Les seves idees van marcar el començament del que es coneix com a Revolució Científica.

Hipòtesi Fonamental de Copèrnic:

1. El món (univers) és esfèric.
2. La Terra també és esfèrica.
3. El moviment dels cossos celestes és regular, circular i perpetu, o compost per moviments circulars. Es distingeixen alguns tipus de moviments:
   • Moviment diürn: Causat per la rotació de la Terra en 24 hores, i no de tot l'univers.
   • Moviment anual del Sol: Causat per la translació de la Terra al voltant del Sol en un any.
   • Moviment mensual de la Lluna al voltant de la Terra.
   • Moviment planetari: Causat per la composició del moviment propi del planeta i el de la Terra. La retrogradació del moviment dels planetes no és més que aparent i no un moviment veritable, i és a causa del moviment de translació de la Terra al voltant del Sol.
4. El cel és immens respecte a la magnitud de la Terra.
5. L'ordre de les òrbites celestes.

Edat i Destí de l'Univers

Edat estimada de l'univers: 15.000 milions d'anys.
Edat estimada del Sistema Solar: 4.500 milions d'anys.
Edat estimada dels primers éssers vius a la Terra: 3.800 milions d'anys.

L'univers és molt gran, però no infinit. Si ho fos, hi hauria infinita matèria en infinites estrelles, i no és així.

Teories sobre el Futur de l'Univers

Richard Tolman proposa la teoria de l'univers polsant: un Big Bang seguit d'un Big Crunch, en un cicle continu.

Una altra teoria és el Big Rip: l'expansió de l'univers es manté, però la densitat serà tan baixa que la matèria serà incapaç de subjectar els seus components. La matèria desapareixerà, i en l'univers quedarà només el temps, l'espai i l'energia.

Composició de l'Univers

La composició estimada de l'univers és:

• ~5% Matèria visible (la que forma les galàxies, composta principalment per 75% Hidrogen (H) i 25% Heli (He)).
• ~30% Matèria fosca (no visible, detectada pels seus efectes gravitatoris).
• ~65% Energia fosca (responsable de l'acceleració de l'expansió de l'univers).

(L'univers és, sobretot, espai buit).

Els 10 elements més abundants són: Hidrogen, Heli, Oxigen, Carboni, Nitrogen, Silici, Magnesi, Neó, Ferro, Sofre.

Components Observables de l'Univers

• Estrelles: Masses de gasos (principalment hidrogen i heli) que emeten llum i calor a causa de la fusió nuclear.
• Galàxies: Acumulacions enormes d'estrelles, gasos i pols còsmica.
• Via Làctia: És la nostra galàxia. Els romans la van anomenar "camí de llet".
• Quàsars: Objectes extremadament llunyans i lluminosos, que es creu que són nuclis galàctics actius alimentats per forats negres supermassius. Emeten grans quantitats d'energia.
• Púlsars: Estrelles de neutrons en rotació que emeten feixos d'ones de ràdio detectats com a polsos regulars des de la Terra.
• Forats negres: Regions de l'espai amb un camp gravitatori tan intens que res, ni tan sols la llum, pot escapar-ne.