Universo

El universo ( en latín : universus ) es todo el espacio y el tiempo [a] y su contenido, [10] incluidos los planetas , las estrellas , las galaxias y todas las demás formas de materia y energía . La teoría del Big Bang es la descripción cosmológica predominante del desarrollo del universo. Según esta teoría, el espacio y el tiempo emergieron juntosHace 13,787 ± 0,020 mil millones de años , [11] y el universo se ha estado expandiendo desde entonces. Si bien se desconoce el tamaño espacial de todo el universo, [3] la ecuación de inflación cósmica indica que debe tener un diámetro mínimo de 23 billones de años luz, [12] y es posible medir el tamaño del universo observable , que es aproximadamente 93 mil millones de años luz de diámetro en la actualidad.

Los primeros modelos cosmológicos del universo fueron desarrollados por filósofos griegos e indios antiguos y eran geocéntricos , colocando a la Tierra en el centro. [13] [14] A lo largo de los siglos, observaciones astronómicas más precisas llevaron a Nicolás Copérnico a desarrollar el modelo heliocéntrico con el Sol en el centro del Sistema Solar . Al desarrollar la ley de la gravitación universal , Isaac Newton se basó en el trabajo de Copérnico y en las leyes del movimiento planetario de Johannes Kepler .y observaciones de Tycho Brahe .

Otras mejoras observacionales llevaron a la comprensión de que el Sol es una de los cientos de miles de millones de estrellas de la Vía Láctea , que es una de los pocos cientos de miles de millones de galaxias del universo. Muchas de las estrellas de una galaxia tienen planetas . En la escala más grande , las galaxias se distribuyen uniformemente y son iguales en todas las direcciones, lo que significa que el universo no tiene ni un borde ni un centro. A escalas más pequeñas, las galaxias se distribuyen en cúmulos y supercúmulos que forman inmensos filamentos y vacíos en el espacio, creando una vasta estructura similar a una espuma. [15]Los descubrimientos a principios del siglo XX han sugerido que el universo tuvo un comienzo y que el espacio se ha estado expandiendo desde entonces [16] a un ritmo creciente. [17]

Según la teoría del Big Bang, la energía y la materia inicialmente presentes se han vuelto menos densas a medida que el universo se expandía. Después de una expansión acelerada inicial llamada época inflacionaria en alrededor de 10-32 segundos, y la separación de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas , el universo se enfrió gradualmente y continuó expandiéndose, permitiendo que se formaran las primeras partículas subatómicas y átomos simples . La materia oscura se acumuló gradualmente, formando una estructura similar a una espuma de filamentos y vacíos bajo la influencia de la gravedad . Nubes gigantes de hidrógeno y helio.fueron atraídos gradualmente a los lugares donde la materia oscura era más densa , formando las primeras galaxias, estrellas y todo lo demás visto hoy.

Al estudiar el movimiento de las galaxias, se ha descubierto que el universo contiene mucha más materia de la que cuentan los objetos visibles; estrellas, galaxias, nebulosas y gas interestelar. Esta materia invisible se conoce como materia oscura [18] ( oscura significa que hay una amplia gama de pruebas indirectas sólidas de que existe, pero aún no la hemos detectado directamente). El modelo ΛCDM es el modelo del universo más aceptado. Sugiere que sobre69,2% ± 1,2% [2015] de la masa y la energía en el universo es una constante cosmológica (o, en extensiones de ΛCDM, otras formas de energía oscura , como un campo escalar ) que es responsable de la expansión actual del espacio , y sobre25,8% ± 1,1% [2015] es materia oscura. [19] La materia ordinaria (' bariónica ') es, por tanto, sólo4,84% ± 0,1% [2015] del universo físico. [19] Las estrellas, los planetas y las nubes de gas visibles solo forman alrededor del 6% de la materia ordinaria. [20]

Hay muchas hipótesis en competencia sobre el destino final del universo y sobre lo que, si acaso, precedió al Big Bang, mientras que otros físicos y filósofos se niegan a especular, dudando de que la información sobre los estados anteriores alguna vez sea accesible. Algunos físicos han sugerido varias hipótesis de multiversos , en las que nuestro universo podría ser uno entre muchos universos que también existen. [3] [21] [22]

Reproducir medios
Telescopio espacial Hubble : las galaxias de campo ultraprofundo al campo Legacy se alejan
(video 00:50; 2 de mayo de 2019)
En este diagrama, el tiempo pasa de izquierda a derecha, por lo que en un momento dado, el universo está representado por una "rebanada" en forma de disco del diagrama.
Las señales de televisión transmitidas desde la Tierra nunca llegarán a los bordes de esta imagen.
Los astrónomos han descubierto estrellas en la Vía Láctea que tienen casi 13.600 millones de años.
Las tres posibles opciones para la forma del universo
La formación de cúmulos y filamentos a gran escala en el modelo de materia oscura fría con energía oscura . Los fotogramas muestran la evolución de las estructuras en una caja de 43 millones de parsecs (o 140 millones de años luz) desde el corrimiento al rojo de 30 hasta la época actual (arriba a la izquierda z = 30 a abajo a la derecha z = 0).
Un mapa de los supercúmulos y vacíos más cercanos a la Tierra.
Comparación del contenido del universo actual con 380.000 años después del Big Bang, medido con datos WMAP de 5 años (desde 2008). [100] (Debido a errores de redondeo, la suma de estos números no es 100%). Esto refleja los límites de 2008 de la capacidad de WMAP para definir la materia oscura y la energía oscura.
Modelo estándar de partículas elementales: los 12 fermiones fundamentales y los 4 bosones fundamentales. Los bucles marrones indican qué bosones (rojos) se acoplan a qué fermiones (violeta y verde). Las columnas son tres generaciones de materia (fermiones) y una de fuerzas (bosones). En las primeras tres columnas, dos filas contienen quarks y dos leptones. Las columnas de las dos filas superiores contienen quarks up (u) y down (d), quarks charm (c) y extraños (s), quarks top (t) e bottom (b), y fotones (γ) y gluones (g) , respectivamente. Las columnas de las dos filas inferiores contienen neutrino electrónico (ν e ) y electrón (e), neutrino muón (ν μ ) y muón (μ), neutrino tau (ν τ ) y tau (τ), y Z 0 y W ±portadores de la fuerza débil. La masa, la carga y el giro se enumeran para cada partícula.
Cálculos del siglo III a. C. por Aristarco sobre los tamaños relativos, de izquierda a derecha, del Sol, la Tierra y la Luna, de una copia griega del siglo X d. C.
Grabado Flammarion , París 1888
Modelo del Universo Copernicano por Thomas Digges en 1576, con la enmienda de que las estrellas ya no están confinadas a una esfera, sino que se extienden uniformemente por todo el espacio que rodea a los planetas .
Mapa del universo observable con algunos de los objetos astronómicos notables que se conocen en la actualidad. La escala de longitud aumenta exponencialmente hacia la derecha. Los cuerpos celestes se muestran agrandados para poder comprender sus formas.