1. El universo

Desde hace miles de años, el ser humano se ha interrogado sobre la composición y el origen del universo. La ciencia que se ocupa del estudio del origen y la evolución del universo es la astronomía.

1.1.El origen del universo

Los astrónomos de todos los tiempos han propuesto diferentes hipótesis para explicar el origen del universo. Actualmente, la teoría más aceptada por la mayoría de los científicos es la del Big Bang.

La teoría del Big Bang

Según esta teoría, antes de originarse el universo toda la materia se concentraba en un punto. Debido a tal acumulación de materia y energía, la temperatura en ese punto era muy elevada. Y como consecuencia de ello, hace 13700 millones de años se produjo una gran explosión que dio origen a todo cuanto existe. La materia fue liberada en todas las direcciones y el universo se expandió mucho muy rápidamente, en menos de un segundo.

Desde entonces, la expansión del universo no se ha detenido, aunque sucede a menor velocidad.

Durante la fase de expansión se formaron los primeros átomos, como el hidrógeno y el helio, y las primeras moléculas, que eran principalmente gaseosas.

La materia y la energía comenzaron a agruparse en lugares concretos del universo en formación. Así surgieron las primeras estrellas, que se unieron para originar galaxias, y el resto de cuerpos que encontramos en el universo.

La teoría inflacionaria

Esta teoría, basada en descubrimientos recientes, explica cómo fueron los primeros instantes, el primer segundo después del Big Bang.

1.2. La posición de la Tierra en el universo

Para definir la posición que la Tierra ocupa en el Universo se han propuesto diferentes modelos, principalmente dos: el modelo geocéntrico y el modelo heliocéntrico.

Modelo geocéntrico

El prefijo geo- procede del griego y significa «tierra». Este modelo fue ideado por Aristóteles en el siglo IV a.C. y formalizado por Ptolomeo en el siglo II. Se mantuvo vigente hasta el siglo XVI. Se basa en las siguientes afirmaciones:

• La Tierra es esférica y se encuentra en el centro del universo.
• El Sol, la Luna y los planetas giran en círculos concéntricos alrededor de la Tierra.
• Las estrellas se hallan fijas en una bóveda, que también gira alrededor de la Tierra.

Modelo heliocéntrico

El prefijo helio- procede del griego y significa «sol». Este modelo fue sugerido por Aristarco de Samos en el siglo III a.C., pero hubo que esperar al siglo XVI para que fuera expuesto por Copérnico y verificado por Galileo. Según este modelo:

• El Sol está inmóvil y ocupa el centro del universo.
• Los planetas giran en círculos concéntricos alrededor del Sol.
• Las estrellas se hallan fijas en una bóveda que no se mueve.

A partir del siglo XVII algunos científicos, como Johannes Kepler, comprobaron que las estrellas no están fijas y que las órbitas de los planetas son elípticas.

1.3. Las distancias en el universo

Debido a la inmensidad del universo, para medir las distancias entre galaxias se utilizan unidades de longitud diferentes a las que empleamos para medir distancias en la Tierra. Estas unidades son el año luz y el pársec. Para medir distancias más cortas, como las que separan las estrellas y los planetas de nuestro sistema solar, utilizamos la unidad astronómica.

El año luz

Para tener idea de los kilómetros que la luz recorre en un año, primero debemos saber cuántos segundos hay en este periodo.

Considerando que un año tiene 365 días, realizaremos las siguientes operaciones:

1 año = 365 días
365 días · 24 h/día = 8 760 h/año
8 760 h/año · 3600 s/h = 31 536 000 s/año

Una vez calculados los segundos que hay en un año, y sabiendo que la luz recorre 300 000 km por segundo:

31 536 000 s · 300 000 km/s = 9 460 800 000 000 km

Es decir, en un segundo la luz recorre aproximadamente 9,5 billones de kilómetros.

El pársec

Por ejemplo, la estrella más cercana al sistema solar es Próxima Centauri, que se encuentra a 1,31 pc o 4,28 años luz.

La unidad astronómica

La enorme distancia a la que se encuentran las estrellas de los planetas del sistema solar hace que percibamos hoy la luz que produjeron en el pasado, incluso la de estrellas ya extinguidas. Y lo mismo sucede con la luz del Sol, que nos llega mucho después de haber sido emitida.

Sabemos que la Tierra se encuentra a 1 UA del Sol, es decir, a unos 150 000 000 km. También sabemos que la luz viaja a 300 000 km/s. Por tanto:

Es decir, la luz del Sol tarda algo más de 8 minutos en llegar a nuestro planeta.

1.4. Composición del universo: las galaxias

Debido a su inmensidad, solo conocemos una pequeña parte del universo, en la que existen innumerables galaxias.

Las galaxias pueden tener diferentes formas: elípticas, espirales normales, espirales barradas e irregulares. De todas ellas, las espirales son las más comunes.

Las galaxias se agrupan formando cúmulos, que pueden estar constituidos por centenares o, incluso, por miles de galaxias.

Las nebulosas

Las nebulosas son inmensas nubes gaseosas formadas por concentraciones de hidrógeno y helio y polvo interestelar.

Aunque no contienen estrellas, las nebulosas pueden haberse formado a partir de restos de antiguas estrellas que explotaron.

Algunas nebulosas son lugares de formación de estrellas, que nacen al concentrarse los gases y provocar un aumento de la temperatura. Por ello es frecuente encontrar nebulosas y cúmulos estelares juntos.