… Una línea de tiempo para el Universo
Aquí hay una breve historia “en maceta” de cómo el Universo se desarrolló a partir del llamado “Big Bang” de acuerdo con las teorías actuales más aceptadas.
Al estudiar los orígenes del Universo, la Ciencia de la ESA puede ayudar a proporcionar respuestas sobre cómo terminará el Universo, ya sea que se expanda para siempre o se derrumbe, miles de millones de años a partir de ahora.
De ‘tiempo cero’ a una millonésima de segundo
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Durante este período, se lleva a cabo un proceso de “inflación” muy rápido, y en una fracción infinitesimal de un segundo el cosmos se vuelve extremadamente grande. Toda la materia y la energía, concentrada en una región más pequeña que una moneda, comienza a expandirse a un ritmo muy rápido. Una vez que termina la inflación, el Universo continúa la expansión a un ritmo mucho más lento. A medida que se expande, también se enfría.
Cuando se encuentra a una temperatura de 1000 GeV (aproximadamente 10 millones de millones de grados), las fuerzas de la naturaleza asumen sus propiedades actuales (como la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas fuertes y débiles) y los “quarks”, las partículas elementales que son Los bloques de construcción de la materia, vagan libremente.
Esta es la teoría más aceptada. Para muchos científicos, este período es ‘especulativo’. No hay observaciones para confirmar o refutar las teorías.
El Universo es aproximadamente del tamaño de nuestro Sistema Solar en la actualidad, y la temperatura desciende a 1 GeV (10 mil millones de grados). Es lo suficientemente fresco como para que los quarks se combinen y produzcan partículas en el núcleo atómico, protones y neutrones. Estas partículas se llaman hadrones, por lo que este período a menudo se denomina “transición de quark-hadrón”.
De un segundo a tres minutos después del Big Bang.
En un segundo, el Universo crece alrededor de mil veces el tamaño de nuestro Sistema Solar hoy en día y la temperatura desciende a 1 MeV, equivalente a 10 000 millones de grados. Los neutrones y los protones se combinan para formar los primeros núcleos: primero deuterio, luego helio y otros elementos. Esto se denomina “nucleosíntesis primordial” y dura varios minutos.
Tres minutos después del Big Bang, la temperatura es de mil millones de grados. Sin embargo, aún hace demasiado calor para que los núcleos atómicos capturen electrones y formen elementos reales.
De tres minutos a 300 000 años después del Big Bang.
El Universo sigue expandiéndose. Hace demasiado calor para que los electrones sean capturados por los núcleos atómicos. Los electrones vagan libremente y, por lo tanto, pueden interactuar con los fotones (“partículas” de luz) como resultado, la luz queda atrapada y no puede propagarse más de una distancia muy corta antes de encontrar un electrón. Por eso el universo es opaco.
Pero unos 300 000 años después, el Universo se ha enfriado lo suficiente (a unos 3000 ° C) para permitir que los protones capturen electrones y formen átomos de hidrógeno neutros (en un fenómeno llamado “recombinación” o “desacoplamiento”).
El Universo es aproximadamente 1000 veces más pequeño que su tamaño actual. La luz puede propagarse sin obstáculos: el Universo de repente se vuelve transparente. La radiación de fondo de microondas cósmica que detectamos hoy es esa “primera luz”.
Poco después de la recombinación (La Edad Oscura)
El asunto ahora es fresco y luminoso. Los ‘coágulos’ iniciales de materia comienzan a crecer por atracción gravitatoria. Este proceso aún es desconocido, pero involucra tanto la materia que podemos ver (‘barones’) como la llamada ‘Materia Oscura’.
Las primeras estrellas se forman cuando los bultos de materia crecen hasta aproximadamente 10 millones de veces la masa de nuestro Sol, cuando el Universo tiene aproximadamente una trigésima parte de su tamaño actual. Las masas de materia (que contienen estrellas) se unen para formar galaxias y grupos de galaxias.
Las primeras estrellas producen gran cantidad de radiación ultravioleta que ioniza la mayor parte del hidrógeno neutro (es decir, liberando los electrones de los protones), lo que termina con la llamada “edad oscura” del Universo.
1000 millones de años después del Big Bang
El Universo es una quinta parte de su tamaño actual. Las observaciones indican que ya hay galaxias completamente formadas. Por lo tanto, la formación de galaxias debe haber comenzado mucho antes. Cuando el Universo tiene la mitad de su tamaño actual, las reacciones nucleares dentro de las estrellas ya han producido la mayoría de los elementos químicos que se necesitan para hacer planetas similares a la Tierra.
10 000 millones de años después del Big Bang
Hace aproximadamente 5000 millones de años, nuestro Sol se formó a partir del colapso de una nube de polvo y gas, produciendo una estrella de aspecto muy promedio.
Los remanentes de la formación del Sol, girando en un disco alrededor de nuestra estrella infantil, se unen gradualmente en los planetas que forman parte de nuestro Sistema Solar. Hace 4500 millones de años, la Tierra y los planetas interiores se forman con mantos rocosos e interiores fundidos, mientras que los planetas más distantes se convierten en gigantes gaseosos.
Alrededor de 700 millones de años después, la vida comienza en la Tierra. Los fósiles más antiguos de organismos vivos (bacterias) encontrados en la Tierra tienen 3800 millones de años.
El estudio de la ciencia espacial en su escala más grande, por lo tanto, proporciona algunos de los conocimientos más profundos de la física en la escala más pequeña. ESA Science ahora brinda acceso al laboratorio de ciencias más grande que jamás hayamos conocido: ¡nuestro Universo!
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