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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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HISTORIA DE LA ASTRONOMÍA

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EL SOL Y LAS ESTRELLAS

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LA VÍA LÁCTEA

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EL UNIVERSO

EL BIG BANG

LOS PLANETAS Y LA VIDA

IMÁGENES ASTRONOMÍA

 

El Bin Bang

El ajuste de las constantes fundamentales

 

Las partículas y las fuerzas
Los fermiones: quarks y leptones
Los bosones: portadores de fuerzas
Las teorías de gran unificación
La teoría del Todo
Las partículas virtuales

La era de Planck y la inflación
La era de Planck
La era inflacionaria
La homogeneidad del Universo
La planitud del Universo
La aparición de la materia y la bariogénesis

La evolución de la materia
El confinamiento de los quarks y la era hadrónica
El desacoplamiento de los neutrinos y la era leptónica
La nucleosíntesis primordial
La recombinación y la radiación fósil
Las fluctuaciones de densidad primordiales

Algunas curiosidades
La dualidad onda-partícula
La paradoja EPR y la no separabilidad
El ajuste de las constantes fundamentales
El gato de Schrödinger
Los universos paralelos

 

 

 

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Según la teoría del Big Bang, el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita matemáticamente paradójica. El universo se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros.

 

El ajuste de las constantes fundamentales

Cuando los astrofísicos estudian el Big bang y la formación de las estructuras del Universo, de manera teórica o con ayuda de simulaciones numéricas, deben analizar la influencia de diferentes parámetros como, por ejemplo, la proporción de materia oscura. Pueden también alterar algunas constantes fundamentales, por ejemplo, la constante gravitatoria, o bien cambiar condiciones iniciales, como la densidad media de materia, lo que les permite analizar cómo el Universo se habría desarrollado si estos parámetros hubieran sido diferentes.

Esta clase de estudio comparativo ha conducido a una conclusión extremadamente sorprendente. La inmensa mayoría de los universos virtuales simulados, haciendo variar las constantes fundamentales o las condiciones iniciales, son incapaces de acabar en vida, al menos en una forma de vida similar a la nuestra. Sólo los universos que tienen parámetros muy próximos a los valores reales de nuestro Universo permiten a la vida desarrollarse.

Podemos ilustrar esto simplemente analizando la forma en la que algunos procesos astrofísicos se alterarían si la intensidad de las cuatro fuerzas fundamentales fuera diferente.

La fuerza de gravitación y la interacción electromagnética

Si la fuerza gravitatoria fuera más potente, sería capaz de acumular más gases durante la formación estelar, y sólo se formarían las estrellas masivas. Ahora bien, estas últimas tienen una duración de vida mucho más corta que nuestro Sol. La vida no tendría, así pues, a su disposición miles de millones de años que le han sido necesarios para desarrollarse sobre la Tierra. Al contrario, si la fuerza gravitatoria fuera más débil, solo se formarían las estrellas poco masivas; no habría explosión de supernova, y pocos elementos más pesados que el hidrógeno o el helio aparecerían. Ahora bien, una vida solamente basada en estos dos elementos es muy difícil de imaginar.

Si la interacción electromagnética fuera más fuerte, los vínculos entre núcleos y electrones en el interior de los átomos serían más sólidos y más difíciles de deshacer. Ahora bien, es compartiendo algunos de sus electrones, que los átomos crean conexiones químicas y se organizan en moléculas. Si eso se volvía demasiado difícil, toda química sería imposible, lo que impediría a la vida desarrollarse. Si la interacción electromagnética era más débil, los vínculos entre electrones y núcleos serían menos sólidos. Esto volvería los átomos muy frágiles e impediría probablemente la química de la vida.

Las fuerzas nucleares fuerte y débil

Si la fuerte interacción nuclear era más potente, protones y neutrones estarían mucho más dispuestos a asociarse; formarían sistemáticamente elementos pesados; no habría, por ejemplo, más hidrógeno, por lo tanto ninguna agua, lo que desfavorecería seriamente la química de la vida. Si esta interacción era menos intensa, protones y neutrones serían menos propensos a unirse; no habría elemento más pesado que el hidrógeno, por lo tanto, ninguna vida.

Por fin, en el caso de la interacción nuclear débil, el problema se plantearía principalmente después del Big bang, en la época en que una parte de los neutrones se desintegran en protones, justo antes de la nucleosíntesis primordial. Si la interacción débil era más potente, se transformarían más neutrones en protones, y habría, por lo tanto, menos helio en el Universo. Esto impediría más tarde la formación de algunos elementos pesados necesarios para la vida. Al contrario, si la interacción fuera más débil, los neutrones no se desintegrarían, y la nucleosíntesis primordial conduciría a un Universo lleno de helio. El hidrógeno, ingrediente indispensable para la vida, estaría ausente.

La vida: ¿fin del Universo?

La lista no se detiene allí, y otras coincidencias inquietantes pueden ponerse de relieve. Todas muestran que un Universo, con constantes fundamentales o condiciones iniciales diferentes del nuestro, no habría conseguido la vida tal como la conocemos.

Este resultado constituye una gran sorpresa. A lo largo de la historia de la astronomía, el hombre poco a poco perdió su lugar central en el Universo. Ni su planeta ni su estrella ni su galaxia tenían una importancia particular. Pero parece, de repente, que el Universo tiene exactamente las propiedades requeridas para que el hombre —o más generalmente la vida— pueda aparecer.

¿Qué es necesario pensar de esta asombrosa conclusión? Algunos autores ven allí la prueba de que el Universo debía al principio tener las propiedades requeridas para conseguir la vida. Para ellos, este último posee las propiedades necesarias para la aparición de la vida, ya que tal es su razón de ser, una hipótesis que lleva el nombre de principio antrópico.

El principio antrópico tiene por defecto no explicar gran cosa y conducir a interpretaciones sospechosas. Otra explicación es proporcionada por la teoría de los universos paralelos. Esta teoría, nacida al final de los años cincuenta, se introdujo para intentar explicar otro rompecabezas de la física: la experiencia del gato de Schrödinger.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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