La Terra i tot el que l’envolta, es compon de matèria que fa milions d’anys formava part d’una estrella. Potser, aquesta estrella va explotar, va xocar amb un altre astre, o simplement la seva evolució natural la va formar un sistema de cossos tal com els que coneixem. Alguns científics creuen que amb les restes d’un astre es van formar el Sol, el sistema planetari i diversos cossos més. Haver arribat a aquesta conclusió va implicar més de 3.000 anys d’investigacions, va ser necessària una bona observació del cel, un estudi profund de les lleis de la Naturalesa i, bàsicament, la imaginació d’homes inquiets i curiosos. Tenint en compte el que coneixem ens sembla que l’univers és molt simple però, fora dels coneixements que tenim l’estructura de l’univers és molt complexa.
L’univers vist pel telescopi Hubble
Etimologia
La paraula univers prové del llatí universus, formada per “un” i “versus”, que és el participi pasat de vertere, que vol dir “girar”. S’utilitza com a sinònim de món. Quan busquem en un diccionari el mot univers trobem diverses definicions com aquestes:
1. L’univers és el conjunt de totes les coses creades i fa referència a allò que existeix físicament.
2. Conjunt constituït per tots els cossos celestes i l’espai que els conté.
3. El món i els seus habitants, el món com a totalitat.
4. Conjunt de tot el que existeix dins d’un sistema, dins d’una disciplina, etc.
D’altra banda si busquem el mot cosmos obtenim aquesta definició:
1. Anomenem cosmos a l’univers concebut com un tot ordenat (en oposició a caos).El prefix grec del mot kósmo significa món.
Universum, C. Flammarion, Woodcut,
Característiques
Mida: L’univers pot ser finit o infinit. Segons Copèrnic nosaltres estem situats en el centre de l’univers observable. Mesurar l’univers és complicat. Sovint el temps i les forces són enormes i, com és evident, no es poden mesurar directament. Per mesurar la distància fins als estels propers s’utilitza la tècnica del paralatge. També s’utilitzen els anys llum que és la distància que pot recórrer la llum en un any. La unitat astronòmica és una unitat de mesura que equival a la distànica que hi ha entre la terra i el Sol (149.600.000 km).
Forma: Segons Einstein, l’univers és un punt mitg entre el temps i l’espai que podria adoptar tres formes, segona el contingut de materia y energia:
-Forma esfèrica: El que viatgi en una direcció puntualment tornarà al punt de partida.
-Pla: El que vagi a l’espai mai tornarà al seu punt de partida. Es diu que l’univers s’expandirà cada vegada més ràpid depenent de si té més forats negres o no. Segons les últimas observacions, aquesta és la forma del nostre univers.
– Forma de cadira de muntar: El que viatgi a l’espai mai tornarà al punt de partida. L’expansió no s’accelerarà, fins i tot amb l’energia fosca (forats negres).
Contingut: L’univers té un 73% d’energia fosca, un 23% de matèria fosca freda i un 4% d’àtoms. Abans de la formació de les primeres estrelles l’univers consistia en hidrogen , heli i altres elements.
Origen
El 1929, l’astrònom americà Edwin Hubble va observar que les galàxies s’estan allunyant les unes de les altres. D’aquí va deduir que l’Univers es troba en expansió. En conseqüència si “rebobinéssim la història” i retrocedíssim en el temps, les galàxies anirien aproximant-se les unes a les altres i acabarien convergint. La teoria més acceptada sobre l’univers és la del Big Bang o gran explosió, les idees bàsiques de la qual són:
– Temps zero. Hi va haver un moment inicial, denominat temps zero, en el qual tota la matèria i l’energia de l’Univers devia estar concentra en un punt de densitat quasi infinita. Es diu que aquest temps zero va ocórrer fa 13700 milions d’anys.
– Inflació. En produir-se la gran explosió, de forma sobtada l’Univers va multiplicar la seva grandària. En els instants inicials d’aquesta inflació no existia la matèria com la coneixem, tan sols partícules subatòmiques lliure (protons, neutrons i electrons) i radiació coneguda com a radiació primordial.
-Síntesi primordial d’hidrogen i heli. A mesura que l’Univers s’expandia es van formar els primers àtoms d’hidrogen i heli. La radiació primordial va continuar el seu camí i encara avui impregna tot l’univers; és la denominada radiació còsmica de fons.
– Formació de galàxies. Dos-cents milions d’anys després de la gran explosió ja s’havien format les primeres galàxies, amb les seves nebuloses i estrelles. En elles solament hi havia hidrogen i heli però en els nuclis d’aquestes estrelles, a enormes temperatures, estaven començant a formar-se altres elements més pesats, com el carboni.
– Formació d’elements pesats. Alguns d’aquests elements més pesats, com el calci o el ferro, requeririen les condicions que desencadenarien les supernoves, les explosions de les quals els escamparien per l’univers.
Model de l’origen i l’expansió de l’univers
Formació del Sistema Solar
La teoria més acceptada per la formació del nostre Sistema Solar és la teoria planetesimal. El procés hauria estat el següent:
1- Nebulosa iniciall. Fa uns 4600 milions d’anys una nebulosa giratòria de pols i gas, les dimensions de la qual eren superiors al Sistema Solar, va començar a contraure’s.
2- Col·lapse gravitatori. La contracció o col·lapse va formar una gran massa central i un disc giratori entorn seu.
3. Formació del protosol. La col·lisió de les partícules en la massa central va alliberar gran quantitat de calor. Va començar la fusió nuclear de l’hidrogen, cosa que marcarà el naixement d’una estrella, el protosol, en l’interior de la nebulosa.
4. Formació de planetesimals. Les partícules de pols i gas que formaven el disc giratori entorn del protosol van seguir, paral·lelament, un procés d’agrupació. Inicialment es van formar grànuls de les col·lisions i fusions dels quals van originar cossos majors, els planetesimals.
5. Formació de protoplanetes. Les col·lisions dels planetesimals i la seva unió va originar els planetes primitius o protoplanetes.
6. Escobrada de l’òrbita. En virtut d’aquest procès cada protoplaneta va anar buidant la seva zona orbital de planetesimals.
Formació de la Terra
Segons els astrònoms la formació de la Terra podria haver-se format de la manera següent:
– Formació del protoplaneta terrestre. La unió de planetesimals en l’interior del disc nebular que envolta el protosol hauria originat el protolpaneta terrestre. En la zona interna del disc nebular els planetesimals més abundants devien estar constituits per ferro i silicats per això els planetes exteriors són més rocosos. Els impactes de planetesimals van provocar un augment de temperatura.
– Diferenciació per densitats. La Terra primitiva devia ser parcialment fosa, el que va afavorir que els seus components majoritaris es distribuïssin d’acord amb la seva densitat. El ferro es va desplaçar a les zones més profundes en un procés denominat “la catàstrofe del ferro”, el qual va propiciar la formació del nucli terrestre. Els gasos de l’interior, entre els quals abundava el vapor d’aigua, van escapar donant lloc a l’atmosfera en un procés denominat desgasificació del planeta.
– Refredament de la superfície i formació dels oceans. El bombardeig dels planetesimals es va reduir a mesura que la Terra va buidar la seva òrbita i va començar a refredar-se. En baixar la temperatura de les roques de la superfície es va afavorir la condensació del vapor d’aigua, permetent que les aigües ocupessin els relleus més baixos i es formessin els oceans.
Què hi ha a l’univers?
L’univers està format per cúmuls de Galàxies entre les quals es troba la nostra galàxia, la Via Làctia. La Vía Làctia està formada per milions d’estrelles, una d’elles és el Sol, que tenen la seva evolució a partir d’una nebulosa i després es converteixen en gegants rojes i s’encongirà formant una nana blanca , si la seva massa és igual o inferior a la del Sol. En cas contrari després de ser una gegant roja explotarà (supernova) i després s’apagarà definitivament. L’explosió d’una supernova llança matèria estel·lar a l’espai i solament queda un nucli en el qual es condensa una massa major que la del Sol. És un cos dens que evolicionarà a una estrella de neutrons. Però si el nucli de l’estrella té una massa encara més gran es convertirà en un cos de densitat infinita en el qual la gravetat és tan alta que ni la llum pot escapar, i per aiò és un forat negre.
A més de les estrelles, trobem el Sistema Solar en el que orbiten vuit planetes (dividits en interiors i en exteriors) que són Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter, Satur, Urà i Neptú. Però també tenim planetes nans com és el cas de Ceres, Plutó, Eris i entre molts d’altres. A més dels planetes hi ha altres astres com els satèl·lits, els asteroides, els meteors i els cometes. La metèria visible, la que compon les estrelles, nebuloses i pols interestel·lar, constitueix menys del 10% de la massa de tota la galàxia. La resta s’ha denominat matèria fosca i energia fosca i la seva naturalesa constitueix un dels grans misteris que la ciència intenta desxifrar.
Destí de l’univers
El destí final de l’Univers té diversos models que expliquen el que succeirà en funció de diversos paràmetres i observacions. A continuació s’expliquen els models fonamentals més acceptats:
– Big Crunch o el Gran Col·lapse: És molt possible que l’immens cercle que envoltava a les galàxies sigui una forma de matèria que resulta invisible des de la Terra. Aquesta matèria fosca potser constitueixi el 99% de tot el que hi ha a l’univers. La força gravitatòria de tota aquesta matèria potser podria cessar i invertir-se amb ella l’expansió, així les galàxies començarien a retrocedir i amb el temps xocarien unes contra altres, la temperatura s’elevaria, i l’univers es precipitaria cap a un destí catastròfic en el qual quedaria reduït novament a un punt. Alguns físics han especulat que després es formaria altre univers, en aquest cas es repetiria el procés. Avui en dia, aquesta hipòtesi sembla incorrecta, ja que sembla que l’univers s’està expandint cada vegada més ràpid.
–Big Rip o l’Eterna Expansió: Aquest possible destí final de l’univers depèn de la quantitat d’energia fosca que hi ha a l’univers. Es perdria la gravetat i les galàxies se separarien entre si, i els sistemes planetaris perdrien la seva cohesió gravitatòria. Hi ha una altre que assegura que l’univers continuaria la seva expansió sense provocar un Big Rip.
L’univers es 100 milions d’anys més vell del que es pensava
Uns 380.000 anys després de la gran explosió inicial, l’univers es va fer transparent i la radiació emesa llavors es detecta avui al cel a una temperatura ultra baixa. El telescopi espacial Planck l’ha estat observant durant mesos aquesta llum, la més antiga del cosmos, i ara els científics han presentat el mapa a altíssima resolució de les petites variacions de temperatura d’aquesta radiació, variacions que serien com les llavors de les galàxies i cúmuls de galàxies. Les dades d’aquest telescopi de l’Agència Europea de l’Espai (ESA), presentades el 21 de març de 2013 a París, eren molt més precises que les obtingudes amb anteriors observatoris d’aquest tipus i permetien ajustar millor tant l’edat de l’univers com la seva composició. El cosmos té 13.810 milions d’anys, és a dir, és uns 100 milions d’anys més vell del que estimat prèviament, i està compost per matèria corrent (4,9%), matèria fosca (26%) i energia fosca (69,1 %). Així que hi ha una miqueta més de matèria corrent del que s’havia establert.
Formació de forats negres després de la Gran explosió inicial
Una esfera amb una massa de dos milions de sols i un diàmetre de més de tres milions de quilòmetres (vuit vegades la distància de la Terra a la Lluna), la superfície de la qual gira gairebé a la velocitat de la llum, és el que més s’aproxima al forat negre que han observat astrofísics nord-americans i europeus amb dos telescopis espacials. El que han aconseguit confirmar per primera vegada és que els forats negres situats al centre de les galàxies giren a gran velocitat, el que dóna pistes sobre com i quan es van formar. La massa dels forats negres galàctics pot ser fins a milers de milions de vegades superior a la del Sol. A la Via Làctia hi ha un d’aquests monstres, però els astrofísics s’han fixat aquesta vegada en el que ocupa el centre d’una galàxia espiral propera, la NGC 1365, situada a 56 milions d’anys llum de la Terra. Amb el nou telescopi espacial Nustar de la NASA i el XMM-Newton de l’ESA, han pogut provar que el forat negre gira ràpidament. Es creu que s’hauria format un forat negre després del Big Bang. En aquest cas és que es va formar molt ràpidament, empassant enormes quantitats de gas i matèria en poc temps, a partir del seu origen molt poc després de la Gran Explosió (uns centenars de milions anys dels més de 13.000 milions d’antiguitat de l’Univers).
APOD
Retroenllaç: La fi del món, els anys- de Joan F. Mira | El cel dels mites