ORIGEN
Y FORMACIÓN DE UNA GALAXIA:
Para
comprender el origen y formación de las galaxias; que son los
mayores conjuntos de estrellas, gases y polvo, que se encuentran en
el universo, hay que retroceder en el tiempo y llegar hasta el origen
del universo, a partir del cual iremos explicando los más
importantes acontecimientos que ocurrieron hasta la formación de las
galaxias.
ORIGEN
DEL UNIVERSO:
La
materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita que en
un momento dado "explota" generando la expansión de la
materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como
nuestro Universo.
El desarrollo de los siguientes segundos después de la gran explosión puede aclarar la actual estructuración del universo:
El
Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en el
que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el
origen del Universo.
-Gran unificación: 10-42 de segundo después del big-bang el universo era mucho más pequeño que un protón. El espacio y el tiempo no hacían más que empezar. La temperatura era de 1032 grados y las fuerzas electromagnéticas y nucleares fuertes y débiles estaban fusionadas en una sola. Materia y energía eran lo mismo y las partículas aún no existían.
-Época quark y electrónica: 10-34 después del big-bang la inflación expandió el universo a un ritmo acelerado 1030 veces y la temperatura descendió 1027 grados. Al separarse la fuerza nuclear fuerte, la materia experimentó su primera transición de fase, apareciendo los quarks, electrones, neutrinos, etc.
-La materia lucha contra la antimateria: 10-10 segundos después del big-bang, los quarks empezaron a unirse para formar protones y neutrones, así como antiprotones y antineutrones. Quedando solo un leve residuo de materia. Todas las fuerzas de la naturaleza ya estaban separadas.
-Época nuclear: Al cabo de un minuto aproximadamente, la temperatura ya había descendido lo suficiente para permitir que protones y neutrones al chocar formaran núcleos de hidrógeno y helio, los materiales más abundantes del universo y de las estrellas.
-Universo oscuro: Esta sopa de materia y radiación continuó expandiéndose y enfriándose durante 300.000 años pero era todavía muy energética para que los electrones se adhirieran a los núcleos de H y He para formar átomos. Los fotones energéticos convivían con esta sopa de partículas pero no podían viajar grandes distancias y el universo era esencialmente opaco.
-Época atómica: Se hace la luz: Después de los 300.000 años la temperatura cayó a unos 3.000 grados; los fotones ya no eran lo bastante energéticos para impedir que los electrones se uniesen a los núcleos de H y He, de modo que se formaron átomos de estos dos elementos; los fotones dejaron de interactuar con los electrones y pudieron escapar y viajar a grandes distancias. Esta separación de materia y radiación hizo que el universo se convirtiera en transparente; la radiación se dispersó en todas las direcciones corriendo a través del tiempo en forma de radiación cósmica de fondo tal y como ahora se detecta.
-Se forman estrellas y galaxias: La materia no se encontraba distribuida de modo uniforme (arrugas en el universo), lo cual propició atracciones gravitatorias locales; la materia se iba agrupando y se fueron formando estrellas y galaxias.
MORFOLOGÍA
DE LAS GALAXIAS:
Como
podéis imaginar, el proceso que hemos explicado anteriormente no
solo da lugar a un único tipo de galaxia, ya que existen varios
tipos de morfología en galaxias del universo.
La
nuestra por ejemplo, conocida como la Vía Láctea, es una galaxia
espiral, pero también existen muchos otros tipos de galaxias, de los
cuales os vamos a informar a continuación:
Una
galaxia espiral consta de un núcleo más abombado que el resto de
las galaxias (algunas teorías indican que aquí existe un agujero
negro) alrededor del cual giran unos apéndices a los que llamamos
brazos. El conjunto de brazos se llama disco, que además posee
nebulosas y bandas oscuras de polvo. Una galaxia espiral Andrómeda,
nuestra galaxia más cercana tiene un diámetro de entre 15.000 y
150.000 años luz y pueden contener entre 10.000 millones y 10
billones de masas solares. Las galaxias espirales giran a velocidades
de 300 kilómetros por segundo.
Las
espirales barradas son mucho menos frecuentes que las normales. En
este tipo, las estrellas brillantes y el gas caliente de las regiones
centrales se organizan en una "barra" recta que se extiende
varios miles de años luz a ambos lados del centro, antes de curvarse
alrededor de la galaxia para formar los brazos espirales.
GALAXIAS
LENTICULARES:
Las
galaxias lenticulares tienen una morfología intermedia entre las
galaxias elípticas y las espirales, poseen un bulbo central y un
disco transversal también pueden ser barradas. Se puede deducir que
por tener colores rojizos la componen estrellas de una edad avanzada,
análogamente a las galaxias elípticas.
GALAXIAS ELÍPTICAS:
Las galaxias elípticas
tienen forma de elipse, como su propio nombre indica. Están
compuestas totalmente por estrellas viejas, tan viejas como la propia
galaxia, por eso tienen un color rojizo. Hay galaxias elípticas de
varios tamaños desde enanas, que contienen mas o menos un millón de
estrellas, con diámetros de tan solo 1.000 años luz y varios
millones de masas solares, hasta galaxias muy masivas, como la
galaxia elíptica NGC 4.486, que contienen hasta un billón de
estrellas, tienen un diámetro de 100.000 años luz o más y
contienen 100 billones de masas solares (Estas son las menos
frecuentes).
GALAXIAS IRREGULARES:
Las galaxias irregulares
contienen estrellas viejas y estrellas jóvenes con una gran cantidad
de gas y polvo (Hasta el 30% de la masa de estas galaxias puede estar
en forma de gas. Las galaxias irregulares no poseen núcleo.
Podríamos decir que este tipo de galaxias son proyectos frustrados
de galaxias espirales; Se cree que en ellas no hay una formación
estelar ordenada, pues son muy Una de las nubes de Magallanes
pequeñas. Las nubes de Magallanes, las galaxias más cercanas a las
nuestra, situada a menos de 200.000 años luz de distancia, se
clasifican como irregulares. Estas galaxias orbitan alrededor de la
nuestra.
LOS CUÁSARES:
Los cuásares son los núcleos
activos de galaxias
distantes, y el mecanismo que genera su energía es completamente
distinto al que opera en el Sol y las demás estrellas. El modelo más
aceptado consiste en un gigantesco agujero negro que, con su fuerza
de gravedad, arrastra material gaseoso de sus alrededores,
acelerándolo y calentándolo a millones de grados de temperatura.
Este material, cayendo al agujero negro, sería el responsable de la
enorme luminosidad del cuasar.
Así, el cuasar es un agujero
negro rodeado de un disco de material caliente atravesado por dos
chorros que parten directamente del agujero negro.
LOS AGUJEROS DE GUSANO :
Un agujero de gusano es un túnel que conecta dos puntos del espacio-tiempo, o dos Universos paralelos. Nunca se ha visto uno y no está demostrado que existan, aunque matemáticamente son posibles.
Se les llama así porque se asemejan a un gusano que atraviesa una manzana por dentro para llegar al otro extremo, en vez de recorrerla por fuera. Así, los agujeros de gusano son atajos en el tejido del espacio-tiempo. Permiten unir dos puntos muy distantes y llegar más rápidamente que si se atravesara el Universo a la velocidad de la luz.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir. Tienen una entrada y una salida en puntos distintos del espacio o del tiempo. El túnel que los conecta está en el hiperespacio, que es una dimensión producida por una distorsión del tiempo y la gravedad.
Einstein y Rosen plantearon esta teoría al estudiar lo que ocurría en el interior de un agujero negro. Por eso se llaman también Puente de Einstein-Rosen.
CLASES DE AGUJEROS
DE GUSANO:
Hay
dos clases de agujeros de gusano:
- Intrauniverso:
conectan dos puntos alejados del Cosmos.
- Interuniverso
o agujeros de Schwarzschild: conectan dos Universos
distintos.
NEBULOSAS:
Según
sean más o menos densas, son visibles, o no, desde la Tierra.
Las
nebulosas son estructuras de gas y polvo interestelar. Según sean
más o menos densas, son visibles, o no, desde la Tierra.
Las
nebulosas se puede encontrar en cualquier lugar del e
Las
nebulosas se puede encontrar en cualquier lugar del espacio
interestelar. Antes de la invención del telescopio, el término
nebulosa se aplicaba a todos los objetos celestes de apariencia
difusa. Como consecuencia de esto, a muchos objetos que ahora sabemos
que son cúmulos de estrellas o galaxias se les llamaba
nebulosas.
Se han detectado nebulosas en casi todas las galaxias, incluida la nuestra, la Vía Láctea. Dependiendo de la edad de las estrellas asociadas, se pueden clasificar en dos grandes grupos:
1.- Asociadas a estrellas evolucionadas, como
las nebulosas planetarias y los remanentes de supernovas.
2.-
Asociadas a estrellas muy jóvenes, algunas incluso todavía en
proceso de formación, como los objetos Herbig-Haro y las
nubes moleculares.
CLASIFICACIÓN
DE LAS NEBULOSAS SEGÚN SU LUZ:
Si
se atiende al proceso que origina la luz que emiten, las nebulosas se
pueden clasificar en:
Las
nebulosas de emisión, cuya radiación proviene del polvo y
los gases ionizados como consecuencia del calentamiento a que se ven
sometidas por estrellas cercanas muy calientes. Algunos de los
objetos más sorprendentes del cielo, como la nebulosa de Orión, son
nebulosas de este tipo.
Las
nebulosas de
reflexión
reflejan y dispersan la luz de estrellas poco calientes de sus
cercanías. Las Pléyades de Tauro son un ejemplo de estrellas
brillantes en una nebulosa de reflexión.
Las
nebulosas
oscuras
son nubes poco o nada luminosas, que se representan como una mancha
oscura, a veces rodeada por un halo de luz. La razón por la que no
emiten luz por sí mismas es que las estrellas se encuentran a
demasiada distancia para calentar la nube. Una de las más famosas es
la nebulosa de la Cabeza de Caballo, en Orión. Toda la franja oscura
que se observa en el cielo cuando miramos el disco de nuestra galaxia
es una sucesión de nebulosas oscuras.
AGUJEROS NEGROS:
Un agujero
negro es una región finita del espacio. En su interior hay una altísima
concentración de masa que genera un campo gravitatorio tan fuerte que incluso
la luz es absorbida por este. La gravedad de un agujero negro crea una
singularidad (una zona espacio-temporal
en la cual no es posible definir una magnitud relacionada con los campos
gravitatorios) recubierta por una superficie cerrada, conocida como el horizonte
de sucesos, el cual separa al agujero negro del resto del universo y marca la
zona limite a partir de la cual toda partícula sería engullida por el agujero
negro.
PROCESO DE FORMACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO:
Los agujeros
negros surgen a partir de un colapso gravitatorio. Este proceso comienza con la
“muerte” (la estrella se queda sin energía) de una gigante roja. La masa de
esta estrella se comienza a concentrarse en un volumen más pequeño debido a su
propia fuerza gravitatoria, formando una enana blanca o estrella de neutrones,
la cual colapsa si sigue este proceso de auto atracción gravitatoria, formándose
así un agujero negro.
CLASIFICACIÓN DE LOS AGUJEROS NEGROS SEGÚN SU MASA:
Hay 3 tipos
de agujeros negros según su masa:
·
Agujeros negros supermasivos: su masa es igual a varios millones
de masa solares. Esta clase de agujeros negros se encontrarían en el centro de muchas
galaxias, como en la nuestra. Según diversos estudios y experiencias se ha
formado la teoría de que en él centro la Vía Láctea hay una agujero negro de este
tipo que haría que nuestra galaxia tuviese un movimiento en espiral (la actual
forma es la de una espiral) provocado por la fuerza gravitatoria de este
agujero negro.
·
Micro agujeros negros: son cuerpos más pequeños que los
estelares que aparecen de manera diferente a los demás agujeros negros (por
colapso gravitatorio). Estos agujeros negros son suficientemente pequeños para
desaparecer el un periodo de tiempo relativamente corto.
Todavía hoy
en día no se puede decir que es lo que ocurre en el interior de un agujero
negro, solo se puede observar y especular acerca de lo que le pasa a la materia
y a la energía en zonas cercanas al horizonte de sucesos. Uno de los efectos
que ponen en entredicho la existencia de agujeros negros es su teórica
capacidad para disminuir la entropía (desorden)
del universo lo cual cuestionaría los fundamentos de la termodinámica. El
famoso físico, Ste, dijo que en los
agujeros negros se viola el segundo principio de la termodinámica (la entropía del
universo aumenta con el tiempo), lo que abrió el campo de debate acerca de
viajes espacio temporales y agujeros de gusano, aunque más tarde rectificó sus
palabras argumentando que la entropía se conserva en el interior de los agujeros
negros, y que estos pueden llegar a evaporarse por la radiación de Hawking, una
fuente de rayos X que escapa del horizonte de sucesos.
AGUJEROS BLANCOS
Son un
término propuesto para solucionar las ecuaciones del campo de gravedad de
Einstein, aunque su existencia se cree imposible debido a las condiciones que
necesita para su existencia.
Un agujero
blanco es una región finita del espacio-tiempo, visible y con una densidad tal
que deforma el espacio, con la diferencia del agujero negro en que en vez de
absorber materia y energía, el agujero blanco la libera ya que ningún objeto
puede estar mucho tiempo en este espacio finito. Por lo tanto podríamos decir
que un agujero blanco es el reverso de un agujero negro.
Por ahora
hay dos teorías acerca de que es lo que sería un agujero blanco:
· El agujero negro de Schwarzschild, descrito como una singularidad, tiene dos tipos de
horizonte: un horizonte “futuro”, una región de la cual no se puede salir una
vez que se entra, y un horizonte “pasado”, una región en la que no es posible
la estancia y por tanto solo se puede salir. El agujero blanco correspondería
ya al horizonte futuro. Esta teoría provoca que nos preguntemos acerca de posibles
viajes espacio-temporales.
· En un agujero negro de Reissner-Nordstrøm el agujero blanco sería la salida de
un agujero negro en otro universo.
Hipótesis acerca de la formación de
un agujero blanco.
A diferencia
de en los agujeros negros que se crean por colapso gravitacional, no hay
ninguna teoría que pueda definir la formación de los agujeros blancos, aunque
si hay varias hipótesis:
·
Una
de ella propone a los agujeros blancos como “salidas” de los agujeros negros,
estando las dos singularidades conectadas por un agujero de gusano. Al principio
, cuando se descubrieron los quásares (un
cuásar es una fuente astronómica de energía electromagnética que se cree que son
núcleos activos de galaxias jóvenes en formación) se pensó que eran los
agujeros blancos pero esto ha quedado descartado en la actualidad.
·
Otra
hipótesis dice que los agujeros blancos son muy inestables y que durarían muy
poco. Además conjetura acerca de que incluso tras su formación estos podrían
colapsar y formar un agujero negro.
·
Por
otra parte, hay una hipótesis que supone que el big bang pudo haber sido un
agujero blanco en sus primeros momentos y haber expulsado toda la materia y
energía que estaba acumulada en esta singularidad.
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