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¿Qué forma tiene el Universo?

El Universo es plano, si como lees, pero decir que es plano y dejarlo ahí no es suficiente, hay que explicarlo un poco, agárrate en un universo plano que vamos a explicarlo. De acuerdo con la teoría de la Relatividad General de Einstein, el espacio se curva con la masa. Como resultado de esto, la densidad del universo (cuánta masa se ha extendido sobre su volumen) determinará su forma.

Los astrofísicos han calculado la “densidad crítica” del universo. La densidad crítica es proporcional al cuadrado de la constante de Hubble, que se usa para medir la tasa de expansión del universo. Os explico qué es la constante de Hubble (H):

Según la ley pronosticada por la teoría de Fridman y demostrada por Hubble en sus observaciones, las galaxias se alejan de nosotros a velocidades v proporcionales a las distancias d hasta ellas, conforme más alejadas están mayor es el valor de la velocidad, para las galaxias próximas se demuestra que: v = H d donde H es el coeficiente de proporcionalidad (constante de Hubble) que se determina a partir de observaciones.

Esta ley  muestra que no hay observadores privilegiados en el Universo. A causa del efecto Doppler, el alejamiento de las galaxias provoca el desplazamiento de sus lineas de emisión hacia el lado rojo del espectro. La dependencia del corrimiento al rojo z (desplazamiento de la frecuencia en el espectro electromagnético) de la velocidad de alejamiento v se expresa mediante la siguiente formula:

z = v/c     (c es la velocidad de la luz)

Sí en esa formula introducimos la ley de Hubble, obtenemos la formula básica que se utiliza para determinar las distancias hasta las galaxias y cúmulos estelares!:

 z = Hd / c

Seguimos hablando de la forma del Universo… La comparación de la densidad crítica con la densidad real puede ayudar a los científicos a comprender el cosmos. Si la densidad real del universo es menor que la densidad crítica, entonces no hay suficiente materia para detener la expansión del universo, y se expandirá para siempre. La forma resultante es curva como la superficie de una silla de montar, esto se conoce como un universo abierto.

universo forma

Diferentes formas del Universo según su densidad. Créditos: Crédito: NASA / WMAP Science team.

Si la densidad real del universo es mayor que la densidad crítica, entonces contiene suficiente masa para detener su expansión. En este caso, el universo es cerrado y finito, aunque no tiene fin, y tiene una forma esférica. Una vez que el universo deja de expandirse, comenzará a contraerse. Las galaxias dejarán de retroceder y comenzarán a acercarse cada vez más. Eventualmente, el universo sufrirá lo opuesto al Big Bang, el llamado “Big Crunch, esto se conoce como un universo cerrado

Sin embargo, si el universo contiene aproximadamente la masa suficiente para detener la expansión, la densidad real del universo será igual a la densidad crítica. La velocidad de expansión disminuirá gradualmente, durante un tiempo infinito. En tal caso, el universo se considera plano e infinito en tamaño.

Las mediciones indican que el universo es plano, lo que sugiere que también es de tamaño infinito, pero no podemos ver todo el Universo, la velocidad de la luz nos limita ver el volumen del universo visible desde el Big Bang; Debido a que el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años, solo puedemo ver 13.800 millones de años luz de la Tierra, es decir solo puedemos ver el Universo observable desde nuestra posición. 

Pero vivimos en un mundo en tres dimensiones, ¿cómo puedo imaginarme un Universo plano?,  cuando decimos que el universo es plano no es en el mismo sentido en que por ejemplo un trozo de papel es plano, sino que significa que la geometría del universo es tal que las líneas paralelas nunca se cruzarán. Es decir dos fotones de luz nunca se cruzarían, por ejemplo si fuera esférico y lanzara un fotón desde cada lado de la esfera se terminarán cruzando en uno de los polos de la esfera, en nuestro universo todo viene de forma paralela, por tanto el Universo es plano por el comportamiento de la luz en el espacio.

Por tanto el Universo es plano y además se está acelerando, antes hemos dicho que el ser plano e infinito implica una desaceleracion pero… la expansión no se está frenando…  se está acelerando esto es debido a la energía oscura… pero eso será otra historia en otra entrada 🙂

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¿Dónde ocurrió el Big Bang?

¿Hay alguna dirección, punto o lugar del Universo desde donde este provenga?, ¿dónde ocurrió?… ahora lo descubriremos, primero vamos a explicar qué es el Big Bang.

El Universo en su momento inicial estaba lleno de una energía y temperaturas infinitas. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase espectaculares. No fue una “gran explosión” como se suele decir, simplemente ocurrió un cambio de estado y comenzó la expansión del Universo. Por qué comenzó o que dio lugar a ese inicio sigue siendo un misterio para la astrofísica, lo que sí sabemos es lo que ocurrió después:

  • 10-35 segundos tras el cambio se fase el Universo se expande de forma exponencial durante un período llamado inflación cósmica. En ese momento nació el espacio.
  • Al terminar la inflación, los componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo, la temperatura descendió, y debido a un cambio aún desconocido denominado bariogénesis, los quarks y los gluones se combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo la asimetría observada actualmente entre la materia y la antimateria. Las temperaturas más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales.
  • Tras esto, protones y neutrones se combinaron para formar  formas más complejas como los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos (mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la radiación de fondo de microondas.

Al pasar el tiempo, algunas regiones más densas crecieron gravitacionalmente, haciéndose aún más densas, formando nubes, estrellas y galaxias. Los detalles de este proceso dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. El Universo tiene estos porcentajes: 4.6 % es materia ordinaria, un 23 % es materia oscura, y un 72.4 % es energía oscura.

Planck_history_of_UniversePulsar sobre la imagen para ver mejor los detalles, imagen de: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/03/Planck_history_of_Universe

Pero…¿Dónde ocurrió el Big Bang? Hemos descrito bastante resumidamente el Big Bang, pero ahora nos hacemos la gran pregunta, donde ocurrió, hay alguna dirección privilegiada en el Universo, algún punto desde donde viene, sabemos que todo se expande pero… desde que punto. La respuesta a estas preguntas es la siguiente:

  • El Big Bang no ocurrió en ningún punto en el espacio, ocurrió en un punto en el tiempo (hace 13.800 millones de años), por tanto no hay un centro del Universo. En todos los puntos del espacio en el que nos encontremos sí observamos las galaxias que nos rodean vemos que se alejan siempre desde donde lo observemos. Por tanto podemos decir que somos el centro del Universo observable, todo se aleja desde nuestro punto de observación, pero si por ejemplo se pudiera llegar a una de las galaxias que observo que se aleja y observar desde allí como se mueve el resto ocurriría que esa galaxia volvería a ser el centro del Universo observable, todo se alejaría de ella. Por tanto el Big Bang no tiene un punto de inicio tiene un punto en el tiempo.

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Cómo saber el cielo que había en el día y hora de tu nacimiento

Hay multitud de aplicaciones y páginas web en las que podemos consultar y ver el cielo que podemos observar según la hora y día del año, estas aplicaciones nos pueden servir para planear observaciones o para, por ejemplo, como curiosidad, saber el cielo que teníamos sobre nosotros en el instante en el que vinimos al mundo, el día de nuestro nacimiento.

Las estrellas y los planetas, aunque la astrología diga que influyen sobre nosotros en el día de nuestro nacimiento, no afectan para nada en ese día, de echo influye más la gravedad de la persona que nos asiste en el parto que objetos a millones de kilómetros, por tanto no tengáis miedo de que Plutón o Marte pasaran por ahí el día que nacisteis, seguiremos siendo iguales y sin influencias, la astrología es pura creencia sin fundamentos.

Pero es bonito saber que estrellas adornaban el cielo justo en el momento en el que vimos la luz, para ello os voy a enseñar dos aplicaciones muy interesantes para saberlo:

Una es la herramienta gratuita Stellarium para ordenador y de pago para móvil, y otra la página web Heavens-Above, que también tiene su versión móvil, aunque la que más nos interesa es la de ordenador.

Stellarium

-Mediante el programa Stellarium podemos simular la bóveda celeste para saber el cielo según la hora, día, mes y año. Primero descargarnos el programa (es gratuito para pc y de pago para móvil), funciona muy bien para pc, aunque también se puede usar en móvil como visualizador de estrellas: Stellarium.

ventana-fecha-y-hora

Abrimos el programa, veremos el cielo que tenemos justo en el momento que estamos abriéndolo. Ahora moviendo el ratón hacia la izquierda nos aparecen una serie de iconos, tan solo tenemos que elegir el icono del reloj que nos encontramos en la parte izquierda de la ventana del cielo:

Ahora elegimos un día, por ejemplo el 15/11/1972:

el-cielo
Fecha: 15/11/1972 a las 8:00, como veis era de día, pero aunque esté el Sol tenemos las estrellas lo que pasa es que se ilumina la atmósfera y no las podemos ver, pero el programa puede quitar la atmósfera y ver que constelaciones teníamos justo en ese momento.

Como es de día eliminamos la atmósfera y descubrimos el maravilloso mundo de las estrellas justo a esa hora, lo hacemos desde la barra inferior del programa bajando el ratón hacia abajo y pulsando en el icono que tiene forma de Sol y nube.

estrellas

Sí queremos tener una perspectiva de todo el cielo tan solo tenemos que usar la ruedecita del ratón y alejarnos para ver el cielo en toda su amplitud:

esfera-celeste

Stellarium es un programa muy completo, gratuito para pc y de pago para móviles, vale la pena tenerlo pues es muy potente y con una gran cantidad de funciones que podemos personalizar.

Heavens-above

-Ahora hablaré de una página web muy interesante se trata de Heavens-above, tiene también multitud de funciones pero nos quedamos con la de carta celeste. Esta es más intuitiva pues en la misma ventana ya se puede elegir la fecha y  la carta celeste cambia de forma inmediata, para elegirla vamos al menú de Astronomía y pulsamos en carta celeste:

carta-celeste

Y aquí la explicación en vídeo:

Ya sabéis cómo descubrir el firmamento el día que nacisteis, e incluso cualquier otro día pasado que queráis saber o también cualquier momento del futuro.

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También podéis adquirir un planisferio celeste para buscar las constelaciones en el cielo nocturno y descubrir un poco más el firmamento sin el ordenador delante:

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Aquí tenéis miles de productos astronómicos en Amazon:

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Para saber más:

Stellarium

Heabens-Above

Telescopios interesantes:

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Bresser Pollux 150/1400 EQ2 – Telescopio

Celestron Travel Scope 60 – Telescopio

National Geographic 9062000 – Telescopio refractor 70/350

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