El Universo Observable y la Vida: Galaxias, Planetas y Estrellas

Una galaxia

Una galaxia es un conjunto de varias estrellas, nubes de gas, planetas, polvo cósmico, materia oscura y quizá energía oscura, unido gravitatoriamente. La cantidad de estrellas que forman una galaxia es incontable, desde las enanas hasta las gigantes. Formando parte de una galaxia existen subestructuras como las nebulosas, los cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples. Una forma común es la de galaxia elíptica, que, como lo indica su nombre, tiene el perfil luminoso de una elipse. Las galaxias espirales tienen forma circular pero con estructura de brazos curvos envueltos en polvo. Galaxias inusuales se llaman galaxias irregulares, y son, típicamente, el resultado de perturbaciones provocadas por la atracción gravitacional de galaxias vecinas.

Planetas extrasolares o exoplanetas

Un planeta extrasolar o exoplaneta es un planeta que orbita una estrella diferente al Sol y que, por tanto, no pertenece al sistema solar. Los planetas extrasolares se convirtieron en objeto de investigación científica en el siglo XIX. Muchos astrónomos suponían que existían, pero no había forma de saber lo comunes que eran o lo similares que podrían ser a los planetas de nuestro sistema solar. La primera detección confirmada se hizo en 1992. La primera detección confirmada de un planeta extrasolar que orbita alrededor de una estrella con características de la secuencia principal similar a nuestro Sol, se hizo en 1995 por los astrónomos Michelle Mayor y Didier Queloz. La mayoría de planetas extrasolares conocidos son gigantes gaseosos igual o más masivos que el planeta Júpiter, con órbitas muy cercanas a su estrella y períodos orbitales muy cortos, también conocidos como jupiteres calientes. El primer sistema extrasolar descubierto con más de un planeta fue Upsilon Andromedae. La NASA adelantó en junio de 2010 que la sonda Kepler, puesta en órbita en marzo de 2009, detectó indicios de 706 exoplanetas nuevos en sus primeros 43 días de funcionamiento, 400 de los cuales tienen dimensiones entre las de Neptuno y la Tierra.

Estrella

Las estrellas se forman en nubes de gas y moléculas que se concentran por efecto de su propia gravedad. El proceso es violento y lleva consigo la formación de discos, que alimentan de materia a la estrella naciente (o protoestrella), y expulsiones de materia a cientos de kilómetros por segundo. La temperatura y densidad en el centro de la protoestrella aumentan conforme se acumula la materia hasta permitir que los átomos de hidrógeno se fusionen para formar átomos de helio que liberan grandes cantidades de energía. Cuando comienza este proceso, que constituye el motor de una estrella durante su vida, decimos que se ha formado una nueva estrella. Poco queda ya alrededor de la estrella de la materia que la formó. Sin embargo, la materia en el disco puede condensarse y formar planetas, cometas o asteroides, es decir, un sistema planetario. Las estrellas tienden a formarse en cúmulos. Todas las estrellas de un cúmulo se forman al mismo tiempo y, aunque coinciden en edad, no todas evolucionan al mismo ritmo: los procesos internos son lentos en las estrellas con poca masa y más rápidos en las estrellas de mayor masa. La formación de una estrella solitaria, como el Sol, no es lo más común. Sus procesos físicos internos dan como resultado fenómenos observables en su atmósfera: vientos estelares, llamaradas, manchas frías y campos magnéticos. A partir de este momento se distingue la muerte dependiendo de cómo sea la masa de la estrella: si es menos de 1,4 veces la masa solar, una vez que quema todo el helio, su pequeña masa no puede seguir autocomprimiéndose por gravedad, se enfría y palidece, ha muerto. Si la masa de la estrella es 4-8 veces superior a la masa solar, la tracción gravitatoria será suficiente para que las reacciones de fusión continúen produciéndose. El carbono se fusionará dando lugar a neón, magnesio y, sobre todo, oxígeno. El oxígeno generará el silicio, magnesio e hierro.

Sistema solar

Todos los planetas, salvo Plutón, giran alrededor del Sol (movimiento de traslación) en eclíptica y en el sentido contrario a las agujas del reloj, sentido directo. Todos los planetas y el Sol realizan un movimiento de rotación en sentido directo, salvo Venus y Urano. Hay 2 tipos de teoría del sistema solar: las catastrofistas y las evolutivas. La teoría evolutiva plantea un proceso continuo y ordenado hasta llegar a su forma actual. Una de las primeras teorías catastrofistas se la debemos a Buffon en 1745, quien afirmaba que el sistema solar era consecuencia del choque entre el Sol y un cometa. A finales del mismo siglo, Laplace propuso la primera teoría evolutiva conocida como hipótesis nebular. A finales del siglo XIX, un análisis matemático de Maxwell demostró que un anillo de materia gaseosa lanzado por un cuerpo en rotación jamás podría llegar a formar un cuerpo sólido, por lo que la hipótesis nebular perdió fuerza y volvió a resurgir el punto de vista catastrofista.

¿Qué es la vida? Origen de la vida

El término vida, desde el punto de vista de la biología, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de realidades naturales. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar. La vida es relación e integración con el medio. La vida surge espontáneamente mediante materia inerte, sin intervención divina. El origen de la vida tiene varias teorías: la generación espontánea, la hipótesis química y la del origen de la vida. La generación espontánea fue refutada por experimentos de Redi y Pasteur. La hipótesis química de Oparin y Haldane plantea que las sustancias inorgánicas presentes en la atmósfera primigenia pudieron generar moléculas orgánicas, las cuales debieron concentrarse en los océanos constituyendo lo que se denomina sopa nutricia. Esta teoría se vio confirmada por Stanley Miller, quien ideó un experimento que reducía las condiciones ambientales de la atmósfera primitiva haciendo reaccionar la mezcla mediante descargas eléctricas.

Evolución estelar

Se denomina evolución estelar a la secuencia de cambios que una estrella experimenta a lo largo de su existencia.

Historia sobre las ideas del universo observable de nuestro planeta

A principios del siglo XVI, Copérnico demostró que los movimientos planetarios se explican mejor atribuyendo una posición central al Sol. La verdadera revolución que supuso el Renacimiento fue el cambio de actitud y mentalidad de los científicos. La historia de dicho cambio puede representarse en la figura de Galileo Galilei, quien demostró que la Tierra gira alrededor del Sol. Kepler, aprovechando las observaciones de su maestro Brahe, elaboró las 3 leyes sobre el movimiento planetario. Newton formuló las 3 leyes que llevan su nombre y constituyen el fundamento de la mecánica, dedujo la ley de la gravitación universal. En el siglo XX, la teoría del Big Bang afirmó que toda la energía del universo se encontraba en el origen concentrada en un punto de tamaño infinitesimal, el llamado punto gamma. La densidad y la temperatura de dicho mundo debieron ser inimaginables. Al explotar alejándose en todas direcciones, y a medida que se enfriaba paulatinamente, la energía fue transformándose en materia, dando origen a las partículas elementales que conforman los componentes del universo. El efecto Doppler se produce cuando una fuente de ondas se desplaza acercándose o alejándose de un espectador, quien recibirá mayor o menor cantidad de ondas por unidad de tiempo según sea el sentido de desplazamiento de la fuente emisora. En 1929, Hubble estableció la llamada ley de recesión de las galaxias, según la cual la velocidad de alejamiento de la galaxia es directamente proporcional a la distancia donde se encuentra. Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la radiación cósmica de fondo, es decir, la radiación electromagnética correspondiente a un cuerpo que se encuentra a una temperatura de 3 grados Kelvin. La edad del universo se estima en 15000 millones de años y su expansión todavía continúa. Existen 3 respuestas, las cuales tienen en cuenta 2 factores primordiales: la densidad de la materia y de la gravedad. Esta expansión puede conducir a 3 resultados distintos: 1) la gravedad del universo irá frenando poco a poco la expansión y llegará un día en que esta se invierta, el universo se contraerá hasta un punto tan reducido como el original, el llamado Gran Aplastamiento; 2) si la densidad de la materia es igual a la densidad crítica, el universo se expandirá eternamente; 3) si la densidad de la materia está por debajo, la gravedad no será capaz de vencer la expansión, es decir, será eterna, llegando así al Gran Desgarramiento.

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