El Universo y El Big Bang

8/19/2019 El Universo y El Big Bang

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lorando el Universo desde el Espaci del Big Bang al origen de la vida

J. Miguel Mas Hesse Centro de Astrobiología (CSIC - INTA

Semana de la Ciencia Santander Noviembre 2005


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Explorando el Universo desde elEspacio:

del Big-Bang al origen de la vida

¿Por qué tenemos que salir al Espacio?

Evolución del Universo: desde el Big Bang

hasta nuestros días.

¿Qué nos depara el uturo?

!a ormación de la vida.

"isiones uturas

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¿Por qué tenemos que salir alEspacio?

!a atmósera de la #ierra nos protege de las radiaciones de

$ltas Energías %rayos ultravioleta, x & gamma'

Pero a su vez nos impide ver esta radiación procedente

del Universo.


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!os enómenos m(s energéticos que se dan en el

Universo emiten radiación en esas )andas.


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!a *nica orma de poder o)servar todo el espectro

electromagnético es instalar los telescopios uerade la atmósera+ en el Espacio.


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Si no salimos al espacio, tendríamos una visión

sesgada del Universo que nos rodea.


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¿Cómo es nuestro Universo?

Planetas as & polvo interestelar en movimiento

ala/ias 0*mulos & superc*mulos de gala/ias 1ilamentos intergal(cticos 2)a3ados por la radiación cósmica de ondo

Y todo ello en continua expansión...


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El Universo


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Hemos aprendido muco en las !ltimasdécadas so"re la constitución del Universo

Pero cuanto m#s aprendemos$ m#s nosdamos cuentade lo poco que sa"emos% &


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El Universo


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• l 4! del "niverso est# constit$ido %or bariones& en s$ mayor

%arte %rotones y ne$trones'

• l 23! %arece estar (ormado

%or materia& detectable a %artir

de s$ e(ecto )ravitatorio& %ero no

emite radiaci*n y no sabemos a ciencia cierta +$, es --

• l 73! est# asociado a lo +$e

denominamos energía oscura.

$n ti%o de ($er/a re%$lsiva de ori)en an desconocido'


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'a edad del Universo

¿0ómo podemos conocer la edad del Universo?

,esde 4565 sa)emos que el Universo est( en e/pansión:

Todas las galaxias se alejan las unas de las otras.

-a)iendo a qué velocidad se e/pande el Universo+podríamos calcular su edad.


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• a e%ansi*n si)$e la ey de $bble& en %rinci%io.

Cuanto más alejada se encuentra una galaxia, más rápidamente

se aleja de nosotros.

V = H 0 x D


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'a edad del Universo

!a e/pansión implica que en el pasado todas las gala/ias tenían

que estar m(s pró/imas entre sí. 0onociendo la velocidad a laque se ale7an en la actualidad+ podemos estimar cu(ndocomen8ó la e/pansión:

v = H 0 x D

t = 1/H 0

H 0 ≈ 70 km/s/Mpc t ≈ 1.700 millones de a!os


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El Universo se formó hace unos 13.700 millones de años


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El origen del Universo


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¿Cómo era el Universo en sus primeros momentos?

• ace $nos 13'700 millones de aos se %rod$o $na )ran e%losi*n&

el i)an)& a %artir “de la nada”.

8 n el i)an) se crean: el es%acio& el tiem%o& la materia y laener);a +$e constit$yen n$estro "niverso'

8 No %odemos


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,urante los primeros 9;.;;; a3os+ la densidad & temperaturas de

la "sopa c#smica$ eran enormes. !a lu8 no podía despla8arse sinser a)sor)ida. !a materia no podía e/istir. El Universo era opaco.

En esta primera ase+ en la primera racción de segundo+ seprodu7o una e/pansión s*)ita del Universo+ que se enrió)ruscamente.

,espués de apro/imadamente 9;.;;; a3os+ la temperatura )a7ó

lo suiciente como para que se ormara la materia primordial. $partir de este momento+ la lu8 pudo despla8arse sin ser apenasa)sor)ida:el Universo se hizo transparente.

¿Podríamos llegar a ver esta !ola de "uego# primordial$


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$ mediados de los a3os ilson

descu)rieron esta radiación por casualidad+ con las mismas

propiedades predichas por la teoría del BigBang


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Podemos ver el Big-Bang!!!


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0uanto m(s ale7ado esté un o)7eto+ la lu8 que vemos ha)r(

necesitado m(s tiempo para llegar a nosotros.

!a lu8 del -ol tarda unos minutos en llegar a la #ierra+ & m(s de

media hora en llegar a @*piter.

!as gala/ias m(s le7anas que llegamos a ver emitieron su lu8 hace

miles de millones de a3os+ cuando el Universo era mucho m(s 7oven.

A)servando o)7etos cada ve8 m(s le7anos+ nos movemos haciaatr(s en el tiempo.


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$e eco, podemos observar el %niverso tal " como es en la

actualidad, " tal " como a ido siendo a lo largo de su istoria


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&sí era el %niverso al terminar el

'ig('ang.

Boomerang


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)l *bservatorio +&- N&/&

con#irm1 los resultados de C*')

con ma"or precisi1n.


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a misi1n -lanc3, de la )/&, permitirá estudiar esta radiaci1n

con muco ma"or detalle a partir de 2004.


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os puntos rojos son regiones de ma"or

densidad estamos viendo las semillas de

las !ue nacieron las galaxias66


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Evolución del Universo

t ≈ 9;.;;; a3os: el medio se enrió lo suiciente.

-e condensó la materia en orma de protones & electrones%en n&mero, ''( Hidr#geno, 1( Helio, algo de )itio*.

!os otones quedaron li)res dispers(ndose por el nacienteUniverso sin apenas interacción.

a ha)ía peque3as luctuaciones de densidad & temperatura.


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t ≈ C;; 4.;;; millones de a3os: agrupamiento del gasen orma de nu)es gigantescas.

!as nu)es se ragmentan repetidamente+ & se condensan entorno a las regiones con ma&or densidad inicial. !aragmentación aca)a en nu)es relativamente peque3as+ con la

masa de una estrella individual. $l superar cierta densidad+ la temperatura es mu& elevada &

comien8an las reacciones nucleares: nacen las primerasestrellas.


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t D4.;;; millones de a3os: las estrellas comien8an acontaminar el medio interestelar.

0on los restos de las primeras estrellas se orman nuevas

estrellas de composición química m(s comple7a.

$ partir de los metales li)erados por estas primeras estrellas

aparecen los primeros planetas.


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$ partir de entonces & hasta nuestros días:

-e producen numerosas generaciones de estrellas.

!as gala/ias evolucionan+ interact*an+ colisionan+2.

El medio interestelar se enriquece con todo tipo de elementos.

-e orma el -istema -olar y la vida surge en +l.


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ó


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En realidad la evolución ue un poco m(s comple7a:

,urante los primeros C.;;; millones de a3os+ ladensidad de materia era ma&or que la densidad deenergía oscura )a expansi#n del niverso se deceler# poco a poco.

ace unos .;;; millones de a3os+ la densidad de

energía oscura comen8ó a superar a la densidad demateria -esde ese momento el niverso comen# a acelerarsu

expansi#n

En el uturo+ la evolución de la densidad de energía

oscura determinar( el destino del Universo.


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ó


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l ió d l i


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Sim$laci*n>bservaciones

as galaxias se agrupan

en #orma de #ilamentos

l ió d l i

http://cosmocaixa/laeff/wmap-evolution.movhttp://cosmocaixa/laeff/wmap-evolution.mov


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¿Có U i ?


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?alaias en los con(ines del

"niverso& c$ando ,ste ten;a s*lo

%ocos miles de millones de aosde aos de edad'

¿Có t U i ?


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¿Có t U i ?


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$bble S%ace @elesco%e ACS S%it/er S%ace @elesco%e Bn(rarrooD

N t U i


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Nuestro Universo


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G l i t b t


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Galaxias: starbursts


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M =1

M =2

?AE B"FD

N t U i


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Nuestro Universo


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N t U i


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Nuestro Universo


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as Antenas:.)alaias en

colisi*n

N t U i


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Nuestro Universo


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as colisiones %$eden

a(ectar a )alaias detamaos enormes&

+$e res$ltan

com%letamente

distorsionadas'

Nuestro Universo: uasares ! agu"eros


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Nuestro Universo: uasares ! agu"erosnegros


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#a $ormación de la vida


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Noviembre 2005 41

n %aralelo a evol$ci*n del "niverso se ($eron desarrollandoestr$ct$ras com%leas& +$e dieron l$)ar a la a%arici*n de la vida&y m#s tarde a la a%arici*n de seres inteli)entes y conscientes'



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Noviembre 2005 42

• t ≈ 5'000 millones de aos. el medio interestelar es rico enelementos %esados Ben nmero& 90! & 9! e& 1! otroselementosD'

• t ≈ ='000 millones de aos. e%lota $na s$%ernova yenri+$ece y %rovoca el cola%so de $na n$be de la +$e se(ormar# el Sistema Solar'

itos ($ndamentales



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Gestos de la s$%ernova del ao 1054



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• l Sol se enciende: ;)eno e idr*)eno'

• stos elementos se combinan es%ont#neamente (ormando cadenas cada ve/ m#s com%licadas



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• ace ≈ 3'200 millones de aos& estructuras autorreplicantes

se desarrollan en los oc,anos' S$ metabolismo comien/a a)enerar desec2& >3& HD'

• n los si)$ientes 3'000 millones de aos& s$cesivasm$taciones dan l$)ar a seres vivos con redes ne$ronales

cada ve/ m#s com%leas'• ace ≈ 200'000 aos& la ltima m$taci*n %rod$ce el omo sapiens& con $na red ne$ronal s$(icientemente com%lea

%ara ad+$irir consciencia de s$ eistencia'

La mene humana se comien!a a "re#unar "or su ori#en$ su fuuro % la ra!ón de su exisencia.



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• I$rante 200'000 aos el


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% la b&s'ueda de otros mundos


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)n los pr1ximos 85 a9os se lan:arán varias misiones a la

b;s!ueda de otros planetas como la epler

2004, ?&@& 2082, $arAin 2084,... .

Corot ()**+,


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Corot ()**+,


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-arin (/acia )*01,


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-arin (/acia )*01,


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Nuevos observatorios nos 2ermitir3n estudiar el Universo


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22oco a 2oco


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James 4ebb 52ace 6elesco2e ()*0),


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James 4ebb 52ace 6elesco2e ()*0),


Noviembre 2005 51

ó


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7EU5: el observatorio de ra!os 7 de la 2róximageneración ()*08,


Noviembre 2005 520.5-2 keV, Smin=5x10-19 cgs

#95%: telesco2io de ondas gravitacionales ()*0,


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#95%: telesco2io de ondas gravitacionales ()*0,


Noviembre 2005 53

; ! entretanto< el ciclo de la vida


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; ! entretanto< el ciclo de la vidacontin&a

Semana de la Ciencia Santander Noviembre 2005 54


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El Universo y El Big Bang