CAPÍTULO 14 / TEMA 1

El universo y sus modelos  

Desde la Antigüedad, el hombre ha cuestionado el lugar en el que se encuentra, la inmensidad del cielo que puede ver y las estrellas que observa en él. Por esta razón, científicos de diversas áreas se esfuerzan en describir cómo es el universo por medio de algunas teorías y modelos.

¿QUÉ ES EL UNIVERSO?

Se entiende por universo a la totalidad del espacio y del tiempo en donde se concentran todas las formas de energía y de materia. Se encuentra gobernado por las leyes y las constantes físicas.

La disciplina que se encarga de estudiar el universo se denomina cosmología, la cual busca describir sus aspectos y sus fenómenos.

El universo está compuesto de nebulosas, galaxias, planetas, satélites naturales, cometas, asteroides y meteoritos.
¿Sabías qué?
Solo el 10 % de la materia es visible y está compuesta mayoritariamente por hidrógeno y helio. El otro 90 % de la materia es invisible: 20% de materia oscura y 70 % de energía oscura.

LA IDEA DEL UNIVERSO A LO LARGO DE LA HISTORIA

Las primeras civilizaciones encontraron un significado a lo que representaba el universo a través del ámbito religioso, otras de lo filosófico y, en los últimos tiempos, a partir de la ciencia. La concepción del universo también se mantuvo en función de un modelo cosmológico propio de cada cultura, lo que llevó a plantear las primeras teorías referentes a su origen.

Cosmología sumeria

Según la mitología mesopotámica, el universo apareció inicialmente cuando los elementos acuosos concibieron a los dioses Anshar y Kishar.

  • Los egipcios sostenían que el universo era una caja rectangular en la que Egipto estaba en el centro y el cielo se sostenía por montañas. El Sol navegaba por las noches detrás de las montañas del norte y por eso no se veía.
  • Los hindúes recurrían a la fortaleza de los animales para explicar cómo se sostenía la Tierra. Decían que era sustentada por cuatro pilares que descansaban sobre elefantes y estos, a la vez, sobre una tortuga que flotaba y nadaba en un océano gigantesco. 
  • Los babilonios de la antigua Mesopotamia suponían que la Tierra era una montaña y los astros eran dioses que se trasladaban en carros por el cielo.
  • Los antiguos griegos sostenían que el universo constaba de varias capas como la cebolla y que Grecia se encontraba en el centro. Detectaron durante la noche que en el cielo ciertos astros presentaban movimientos muy particulares a lo largo de los días y los llamaron planetas.

Modelo geocéntrico

Este modelo fue planteado por Aristóteles y Ptolomeo en la Edad Antigua y tuvo vigencia hasta el siglo XVI.

La teoría postulaba que la Luna, el Sol y las estrellas giraban alrededor de la Tierra en órbitas circulares. Para ese entonces ya se relacionaban los cambios de posición del Sol con las estaciones y, por lo tanto, se dio inicio a la creación de distintos calendarios.

Antiguos calendarios

Calendario
Babilónico
Egipcio y Mexica
Inca
Romano
Cantidad de días
354
365
360
365,25
¿Sabías qué?
Claudio Ptolomeo publicó el libro Almagesto, en el que planteaba que la Tierra estaba en reposo con astros que giraban en torno a él en el interior de esferas, razón por la que este modelo también es llamado “modelo Ptolemaico”.

Modelo heliocéntrico

Este modelo fue propuesto en 1543 por Nicolás Copérnico, y un siglo más tarde fue desarrollado por Galileo Galilei y Johannes Kepler.

Copérnico sugería que el Sol estaba inmóvil en el centro del universo y que alrededor de él giraban todos los cuerpos celestes y la Tierra.

¿Sabías qué?
El primera persona en plantear un modelo heliocéntrico del universo fue Aristarco de Samos. Sin embargo, su propuesta no se impuso.

Años después, con el apoyo de las nuevas tecnologías y de la astronomía, Kepler amplió la propuesta de Copérnico mediante las observaciones hechas con el telescopio revelado por Galileo. En su teoría, los astros giraban en orbitas elípticas.

A pesar de que gracias a Copérnico, Kepler y Galileo se tenía demostración matemática y empírica del modelo heliocéntrico, fue Isaac Newton el científico que explicó físicamente el movimiento de los planetas y acudió a una fuerza que nombró gravedad.

Algunas diferencias
Geocentrismo

Heliocentrismo

El centro del universo es la Tierra. El centro del universo es el Sol.
Alrededor giran el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas. Alrededor giran la Tierra y la Luna, los planetas y las estrellas.
En órbitas de forma circular. En órbitas de forma elípticas.

¿CÓMO SE ORIGINÓ EL UNIVERSO?

¿Sabías qué?
El telescopio espacial Hubble orbita fuera de la atmósfera terrestre y ha logrado recolectar los datos suficientes como para replantear las ideas que se tenían sobre la antigüedad del universo.

Buscar respuestas a enigmas tan grandes conlleva mucho estudio, análisis y dedicación. En relación al universo, los astrónomos de diferentes épocas han intentado comprender su origen y funcionamiento. Para ello han ofrecido diversas teorías. Estas son un conjunto de hipótesis, conocimientos y leyes científicas lógicamente ordenadas y sustentadas en variadas evidencias empíricas que permiten deducir o concluir.

El modelo estándar del universo existe gracias a dos hipótesis elementales. Una es la del Big Bang o gran explosión, y la otra es la de la expansión continua.

¿Sabías qué?
El universo no tiene centro.

Teoría de expansión del universo

Después de que el físico Albert Einstein desarrollara su propia teoría de la gravedad dentro de la teoría de la relatividad general en el siglo XX, se probó que el universo no es estático, sino que se encuentra en expansión. Esta idea fue corroborada entre 1912 y 1922 por Vesto M. Slipher, quien observó los espectros de luz que provenían de las nebulosas; y Edwin Hubble, quien empleó un espectroscopio para analizar las ondas de luz.

Después de los aportes de Einstein y Hubble al estudio del universo, en 1927, George Lemaitre planteó que si el universo estaba en expansión debió haber sido más pequeño en un inicio, lo que llevó a formular la teoría de la gran explosión o Big Bang.

Expansión del universo.

El Big Bang

VER INFOGRAFÍA

El modelo expansivo del universo propuesto por Lemaitre se conoció como modelo del átomo primigenio o modelo del huevo cósmico. Años más tarde, en 1963, el astrofísico Robert Henry Dicke propuso que existe una radiación de fondo cósmica que emana el universo a causa de una gran explosión.

Así, la teoría de la gran explosión o Big Bang se convirtió en la más aceptada y difundida sobre el origen del universo. Esta explica que en un inicio, hace unos 14 billones de años, toda la materia y radiación observable estaba comprimida en una pequeña masa densa y caliente que en una trillonésima parte de segundo se expandió y pasó de ser muy pequeña a tener un tamaño astronómico. La expansión del universo aparentemente ha continuado a un ritmo mucho más lento y se sugiere que comenzó a partir de algún tipo de energía desconocida.

¿Qué son los agujeros negros?

Son regiones del universo con un campo gravitacional tan intenso que impide que la luz escape, de manera que la velocidad de escape en un agujero negro es superior a la velocidad de la luz.

 

VER INFOGRAFÍA

Los instrumentos con los que se cuenta en la actualidad no les permiten a los astrónomos visualizar el momento exacto en el que nació el universo, es por ello que mucho de lo que sabemos acerca de la teoría del Big Bang está basado en hipótesis, estudios y modelos matemáticos y físicos.

¿Sabías qué?
Se ha demostrado que, a medida que el universo se expande, también se enfría. Por lo tanto, también se piensa que el final del universo será al congelarse.

Otros modelos del universo

Modelo lineal

El universo es único, abarca todo lo que existe y tiene un principio y un final.

Modelo cíclico

El universo no es único. Este nace y muere infinitamente.

Universo de membranas

El universo no es único. Cada universo representa una membrana de infinitas membranas que vibran y chocan.

 

Universos paralelos

Existen muchos universos simultáneamente, todos independientes entre sí.

RECURSOS PARA DOCENTES

Infografía “La máquina de Dios”

Esta infografía describe el Gran Colisionador de Hadrones, también llamado Máquina de Dios, usado para comprender aspectos sobre el origen del universo.

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Artículo “Más allá de lo que podemos imaginar”

Este artículo permite comprender las unidades de medida astronómicas.

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Video “El universo y sus componentes 2”

Este recurso audiovisual muestra algunos de los elementos que forman parte del universo.

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