Describir la estructura del universo y de nuestro sistema solar
Al igual que en la mayoría de las ramas de las ciencias naturales, los astrónomos y cosmólogos siempre quieren saber la respuesta a la pregunta: “¿Cómo llegó a ser así?” ¿Qué hizo que las galaxias y los cúmulos de galaxias, los supercúmulos, los vacíos y los filamentos tuvieran el aspecto que tienen? La existencia de estos grandes filamentos de galaxias y vacíos es un rompecabezas interesante porque tenemos pruebas (que se discutirán en El Big Bang) de que el universo era extremadamente suave incluso unos cientos de miles de años después de formarse. El reto para los teóricos es entender cómo un universo casi sin rasgos se convirtió en el complejo y abultado que vemos hoy. Gracias a nuestras observaciones y a los conocimientos actuales sobre la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico, la materia oscura y la estructura a gran escala, ahora estamos preparados para intentar responder a esa pregunta en algunas de las mayores escalas posibles del universo. Como veremos, la respuesta corta a cómo el universo llegó a ser así es “materia oscura + gravedad + tiempo”.
Ya hemos visto que las galaxias eran más numerosas, pero más pequeñas, más azules y más torpes, en el pasado lejano que en la actualidad, y que las fusiones de galaxias desempeñan un papel importante en su evolución. Al mismo tiempo, hemos observado cuásares y galaxias que emitieron su luz cuando el universo tenía menos de mil millones de años, por lo que sabemos que las grandes condensaciones de materia habían comenzado a formarse al menos en esa época. También vimos en Galaxias activas, cuásares y agujeros negros supermasivos que muchos cuásares se encuentran en el centro de galaxias elípticas. Esto significa que algunas de las primeras grandes concentraciones de materia deben haber evolucionado hasta convertirse en las galaxias elípticas que vemos en el universo actual. Parece probable que los agujeros negros supermasivos de los centros de las galaxias y la distribución esférica de la materia ordinaria a su alrededor se formaran al mismo tiempo y mediante procesos físicos relacionados.
Estructura general del universo 2022
Utilizando el poder de la Ley de Hubble para medir las distancias a un gran número de galaxias, podemos investigar la distribución de estos objetos en el Universo. Hasta ahora, sólo hemos examinado algunos ejemplos cercanos: el Grupo Local y el Cúmulo de Virgo. El Grupo Local está rodeado por algunos otros grupos que hemos discutido, y el Cúmulo de Virgo es sólo uno de los pocos cúmulos cercanos. Lo que encontramos cuando estudiamos la distribución de las galaxias con más detalle es que los grupos y cúmulos son comunes en todo el Universo. Por ejemplo, el Cúmulo de Coma es otro cúmulo de galaxias, pero se diferencia de Virgo en que es un cúmulo muy masivo y muy denso que contiene unas 10.000 galaxias.
El cúmulo de Perseo es otro gran cúmulo de galaxias situado a menos de 100 Mpc de la Vía Láctea. Puede encontrar un gran número de imágenes adicionales de cúmulos de galaxias en APOD o en Hubblesite. Sin embargo, la mayoría de ellas son similares a las imágenes que has visto hasta ahora de Virgo, Coma y Perseo.
Como ahora sabemos que el desplazamiento al rojo de una galaxia es una medida de su distancia, después de tomar una imagen de una parte del cielo, podemos tomar los espectros de todas las galaxias en esa imagen para determinar sus distancias. Lo que hemos descubierto es que las galaxias tienden a agruparse. Los astrónomos han invertido mucho esfuerzo en hacer esto no sólo en campos profundos, sino en grandes franjas del cielo. De este modo, no sólo hemos trazado las distancias a los propios cúmulos, sino también a las galaxias que están delante, detrás y alrededor de estos cúmulos. ¿Qué hemos encontrado? Bueno, por ejemplo, mira el siguiente gráfico de las distancias a un gran número de galaxias del Sloan Digital Sky Survey.
Estructura y composición del universo ppt
Las investigaciones del JPL sobre la estructura del universo abarcan un amplio abanico de temas que abordan la comprensión de la evolución del universo, empezando por la formación de las primeras galaxias y continuando hasta la actualidad. Estos estudios incluyen observaciones de galaxias ultraluminosas e hiperluminosas, de núcleos galácticos activos, de la energía oscura y de la distribución de la materia en el universo. Los investigadores estudian su física y su impacto mediante observaciones en todas las longitudes de onda. Esta investigación también incluye estudios sobre la relatividad general y sus aplicaciones, las estrellas enanas marrones y la formación de estrellas y su impacto en la galaxia y el universo local.
El Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) es el primer telescopio de rayos X duros de enfoque en órbita, que permite obtener imágenes reales en esta región del espectro, en gran medida desconocida. El conjunto de telescopios ha realizado un censo de agujeros negros a todas las escalas, ha cartografiado el material radiactivo recién creado en las nebulosas a partir de estrellas recién explotadas y ha explorado los chorros de plasma expulsados casi a la velocidad de la luz desde los AGN más potentes para comprender qué es lo que impulsa estos motores gigantes.
Estructura general del universo del momento
Alrededor del año 400 a.C., Demócrito declaró que el cosmos es “en realidad sólo átomos y el vacío”, una afirmación profética donde las haya. Tuvieron que pasar más de 2.000 años para que los científicos demostraran de forma concluyente que la estructura oculta que subyace a todas las cosas que vemos -acero y estrellas, ranas y fuego- podía describirse en términos de bloques de construcción fundamentales e indistinguibles.
Entonces miramos más de cerca. Los propios átomos tienen una estructura oculta. Los electrones orbitan alrededor de un núcleo nuclear, que a su vez puede dividirse en estructuras y subestructuras más pequeñas: protones y neutrones, quarks y gluones. Los físicos elaboraron las reglas abstractas que rigen la interacción de estas partículas, y esas reglas revelaron otra visión del cosmos: como una erupción de la espuma de los campos fundamentales.
Los pensadores científicos han perseguido la estructura oculta del cosmos desde antes de que existiera una disciplina llamada ciencia. La búsqueda, en todo caso, es cada vez más intensa. Los cosmólogos saben que hay algo invisible que mantiene unido el universo, una sustancia tan omnipresente como el éter preeinsteiniano, e igual de mal comprendida. Los físicos que investigan las paradojas de los agujeros negros están convencidos de que existe una conexión fundamental entre la información y la geometría del espacio-tiempo, una conexión que una serie de artículos de referencia ha comenzado a trazar. Y la propia partícula -esa cosa fundamentalmente indivisible, la encarnación moderna del átomo de Demócrito- puede ser, en su núcleo, una expresión física de simetrías matemáticas.