10/11/2022
¿Cómo explica la ciencia el origen del universo?
El término "evolución" generalmente se refiere a la evolución biológica de los seres vivos. Pero los procesos por los cuales los planetas, las estrellas, las galaxias y el universo se forman y cambian con el tiempo también son tipos de "evolución". En todos estos casos hay un cambio a lo largo del tiempo, aunque los procesos involucrados son bastante diferentes.
El descubrimiento de la expansión del universo:
A finales de la década de 1920, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble hizo un descubrimiento muy interesante e importante. Hubble hizo observaciones que interpretó como que mostraban que las estrellas y galaxias distantes se alejan de la Tierra en todas direcciones. Además, las velocidades de recesión aumentan en proporción con la distancia, un descubrimiento que ha sido confirmado por numerosas y repetidas mediciones desde la época de Hubble. La implicación de estos hallazgos es que el universo se está expandiendo.
La hipótesis del Big Bang:
La hipótesis de Hubble de un universo en expansión lleva a ciertas deducciones. Una es que el universo estaba más condensado en un tiempo anterior. De esta deducción surgió la sugerencia de que toda la materia y energía actualmente observadas en el universo estaban inicialmente condensadas en una masa muy pequeña e infinitamente caliente. Una gran explosión, conocida como el Big Bang, envió materia y energía expandiéndose en todas direcciones.
Evidencias del Big Bang:
Esta hipótesis del Big Bang condujo a más deducciones comprobables. Una de esas deducciones fue que la temperatura en el espacio profundo hoy debería ser de varios grados por encima del cero absoluto. Las observaciones mostraron que esta deducción era correcta. De hecho, el satélite Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) lanzado en 1991 confirmó que el campo de radiación de fondo tiene exactamente el espectro predicho por un origen del Big Bang para el universo.
Formación de galaxias y estrellas:
A medida que el universo se expandía, de acuerdo con la comprensión científica actual, la materia se acumuló en nubes que comenzaron a condensarse y rotar, formando los precursores de las galaxias. Dentro de las galaxias, incluida nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, los cambios en la presión hicieron que el gas y el polvo formaran nubes distintas. En algunas de estas nubes, donde había suficiente masa y las fuerzas adecuadas, la atracción gravitacional provocó el colapso de la nube. Si la masa de material en la nube se comprimía lo suficiente, comenzaban las reacciones nucleares y nacía una estrella.
Formación del sistema solar y la Tierra:
Una proporción de estrellas, incluido nuestro sol, se formó en medio de un disco aplanado de material giratorio. En el caso de nuestro sol, el gas y el polvo dentro de este disco chocaron y se agregaron en pequeños granos, y los granos se formaron en cuerpos más grandes llamados planetesimales ("planetas muy pequeños"), algunos de los cuales alcanzaron diámetros de varios cientos de kilómetros. En etapas sucesivas, estos planetesimales se fusionaron en los nueve planetas y sus numerosos satélites. Los planetas rocosos, incluida la Tierra, estaban cerca del sol, y los planetas gaseosos estaban en órbitas más distantes.
Estimación de la edad del universo, la galaxia y la Tierra:
Las edades del universo, nuestra galaxia, el sistema solar y la Tierra se pueden estimar utilizando métodos científicos modernos.
Edad del universo: La edad del universo se puede derivar de la relación observada entre las velocidades y las distancias que separan las galaxias. Las velocidades de las galaxias distantes se pueden medir con mucha precisión, pero la medición de las distancias es más incierta. En las últimas décadas, las mediciones de la expansión de Hubble han llevado a edades estimadas para el universo de entre 7 mil millones y 20 mil millones de años, con las mediciones más recientes y mejores dentro del rango de 10 mil millones a 15 mil millones de años.
Edad de la Vía Láctea: La edad de la Vía Láctea se ha calculado de dos maneras. Una implica estudiar las etapas observadas de la evolución de estrellas de diferentes tamaños en cúmulos globulares. Los cúmulos globulares ocurren en un halo tenue que rodea el centro de la galaxia, con cada cúmulo que contiene desde cien mil hasta un millón de estrellas. Las cantidades muy bajas de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en estas estrellas indican que deben haberse formado temprano en la historia de la Galaxia, antes de que se crearan grandes cantidades de elementos pesados dentro de las generaciones iniciales de estrellas y luego se distribuyeran en el medio interestelar a través de explosiones de supernovas (el Big Bang en sí creó principalmente átomos de hidrógeno y helio). Las estimaciones de las edades de las estrellas en cúmulos globulares caen dentro del rango de 11 mil millones a 16 mil millones de años. Un segundo método para estimar la edad de nuestra galaxia se basa en las abundancias actuales de varios elementos radiactivos de larga vida en el sistema solar. Sus abundancias están establecidas por sus tasas de producción y distribución a través de supernovas explosivas. Según estos cálculos, la edad de nuestra galaxia está entre 9 mil millones y 16 mil millones de años. Por lo tanto, ambas formas de estimar la edad de la Vía Láctea concuerdan entre sí, y también son consistentes con la estimación derivada independientemente para la edad del universo.
Edad del sistema solar y la Tierra: Los elementos radiactivos que ocurren naturalmente en las rocas y minerales también proporcionan un medio para estimar la edad del sistema solar y la Tierra. Varios de estos elementos se descomponen con vidas medias entre 700 millones y más de 100 mil millones de años (la vida media de un elemento es el tiempo que tarda la mitad del elemento en descomponerse radiactivamente en otro elemento). Usando estos cronometradores, se calcula que los meteoritos, que son fragmentos de asteroides, se formaron hace entre 53 mil millones y 58 mil millones de años (los asteroides son pequeños "planetoides" que giran alrededor del sol y son restos de la nebulosa solar que dio origen al sol y los planetas). Los mismos cronometradores radiactivos aplicados a las tres muestras lunares más antiguas devueltas a la Tierra por los astronautas del Apolo producen edades entre 4 mil millones y 5 mil millones de años, proporcionando estimaciones mínimas para el tiempo transcurrido desde la formación de la luna. Las rocas más antiguas conocidas en la Tierra se encuentran en el noroeste de Canadá (96 mil millones de años), pero también se encuentran rocas bien estudiadas casi tan antiguas en otras partes del entorno. En Australia Occidental, los cristales de circón encerrados dentro de rocas más jóvenes tienen edades de hasta 3 mil millones de años, lo que convierte a estos pequeños cristales en los materiales más antiguos encontrados hasta ahora en la Tierra. Las mejores estimaciones de la edad de la Tierra se obtienen calculando el tiempo requerido para el desarrollo de los isótopos de plomo observados en los minerales de plomo más antiguos de la Tierra. Estas estimaciones arrojan 54 mil millones de años como la edad de la Tierra y de los meteoritos, y por lo tanto del sistema solar.
Tabla comparativa de las edades estimadas:
| Objeto | Edad Estimada (miles de millones de años) |
|---|---|
| Universo | 10-15 |
| Vía Láctea | 9-16 |
| Sistema Solar | 54 |
| Tierra | 54 |
El origen de la vida:
Los orígenes de la vida no se pueden fechar con tanta precisión, pero hay evidencia de que organismos similares a bacterias vivieron en la Tierra hace 5 mil millones de años, y pueden haber existido incluso antes, cuando se formó la primera corteza sólida, hace casi 4 mil millones de años. Estos primeros organismos deben haber sido más simples que los organismos que viven hoy. Además, antes de los primeros organismos, debe haber habido estructuras que uno no llamaría "vivas" pero que ahora son componentes de los seres vivos.
Consultas habituales sobre el origen del universo:
¿Qué había antes del Big Bang?: Esta es una pregunta que la ciencia aún no puede responder con certeza. Algunas teorías sugieren que el Big Bang fue el comienzo del tiempo y el espacio tal como los conocemos.
¿Es el universo infinito?: No se sabe con certeza si el universo es infinito o finito. Las observaciones actuales sugieren que es muy grande, pero no se puede descartar la posibilidad de que sea finito.
¿Hay otros universos?: La idea de la existencia de múltiples universos es una hipótesis que se está investigando, pero aún no hay evidencia concluyente que la respalde.
Conclusión:
La ciencia ha logrado grandes avances en la comprensión del origen del universo y la vida. Sin embargo, todavía quedan muchas preguntas por responder. La investigación continúa y es probable que en el futuro se hagan nuevos descubrimientos que nos permitan comprender mejor nuestros orígenes.
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