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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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El universo

La edad del Universo por sus constituyentes

 

La expansión y la edad del Universo
La expansión del Universo
El principio del Universo y la paradoja de Olbers
La edad del Universo por la constante de Hubble
La edad del Universo por sus constituyentes
La aceleración de la expansión y la energía oscura

La materia oscura
La materia oscura en las galaxias
La materia oscura intergaláctica
La naturaleza de la materia oscura bariónica
La observación de las enanas rojas y marrones
La microlente gravitacional
La naturaleza de la materia oscura exótica
Los detectores de materia oscura exótica

El futuro del Universo
El futuro de las estrellas, galaxias y cúmulos
La evaporación de los agujeros negros
La desaparición de la materia
La posibilidad de un Big Crunch

 

 

 

 

Universum

Universum, Grabado Flammarion, xilografía, publicada en París 1888.
© Heikenwaelder Hugo / Términos de derechos de uso : Reconocimiento-Compartir bajo la misma licencia 3.0 Unported / Fuente

 

La edad del Universo por sus constituyentes

La estimación de la edad del Universo por la constante de Hubble se basa en un enfoque cosmológico y en la hipótesis de que nuestra descripción de la evolución del Universo es correcta. Conviene, pues, tratar de verificar esta estimación de modo independiente. La naturaleza hace bien las cosas, ya que la expansión del Universo no es el único medio que tenemos a nuestra disposición.

 

Hubble_ultra_deep_field

 

El campo ultra profundo de Hubble, una imagen de una pequeña porción del cielo en la constelación Fornax (el horno), tomada por el telescopio espacial Hubble del del 3 de septiembre de 2003 al 16 de julio de 2004. Se eligió la porción de cielo, ya que posee pocas estrellas brillantes cercanas. Crédito: NASA and the European Space Agency.

 

La edad por la física estelar

Podemos, por ejemplo, considerar los cúmulos de estrellas. Los astrofísicos tienen a su disposición un medio de determinar la edad de un cúmulo con una precisión aproximada del 10 por ciento, estudiando la forma de su secuencia principal. Basta con utilizar este método para intentar encontrar la edad de los más viejos cúmulos de estrellas del Universo, lo que nos proporciona una nueva evaluación mínima de la edad de este último, independientemente de consideraciones cosmológicas.

El análisis de cúmulos globulares, por esta técnica, ha proporcionado una gama de edad bastante amplia, entre 11 y 13 mil millones de años. La imprecisión proviene del método empleado, así como de la incertidumbre sobre la distancia de los cúmulos observados.

Un método similar consiste en observar estrellas individualmente. Se puede citar un resultado del telescopio espacial que en 2002 se giró hacia el cúmulo globular M4, el más próximo de la Tierra, a una distancia de 5600 años-luz. El telescopio analizó la luz de enanas blancas extremadamente viejas y permitió la determinación de su edad: entre 12 y 13 mil millones de años.

La edad por la física nuclear

Podemos también considerar constituyentes más fundamentales: los núcleos atómicos. Así como los protones y neutrones que constituyen los núcleos tienen una probabilidad baja de transformarse unos en otros, los núcleos atómicos no son estables. El tiempo característico de su evolución se denomina el período, y se define como el intervalo de tiempo necesario para que la mitad de los núcleos de una muestra se haya transformado.

Para el uranio-235, por ejemplo, este período es de alrededor de mil millones de años. Si aísla una muestra de 1000 núcleos de uranio-235 en un tiempo dado, solo quedarán 500 núcleos de este tipo después de mil millones de años, 250 después de dos mil millones, 125 después de tres mil millones, y así sucesivamente.

El mecanismo precedente puede permitirnos determinar la edad de los núcleos más antiguos. Consideremos, por ejemplo, el uranio. Existen en la naturaleza dos tipos principales de núcleos de uranio que se distinguen por su número de neutrones. Así, un núcleo de uranio-235 contiene 143 neutrones, mientras que un núcleo de uranio-238 posee 146. A causa de su estructura ligeramente diferente, estos dos núcleos tienen un período diferente: mil millones de años para el uranio-235 y más de seis mil millones para el uranio-238.

Si aisláramos una muestra que contiene una cantidad idéntica de los dos tipos de núcleos, nos encontraríamos después de mil millones de años con dos veces menos núcleos de uranio-235, pero con un número de núcleos de uranio-238 que habrá cambiado mucho menos. La abundancia relativa de los dos tipos cambia, pues, de manera previsible. Midiendo la abundancia relativa actual y haciendo una hipótesis sobre la abundancia relativa justo después del Big bang, podemos directamente evaluar la época en la cual se formaron los núcleos.

Las estimaciones de edad basadas en los núcleos atómicos son desgraciadamente muy imprecisas, pero proporcionan una estimación independiente de los otros métodos. Las medidas de abundancia de diversos núcleos como el uranio, el torio, el osmio o el renio indican una edad comprendida entre 12 y 16 mil millones de años.

Todos los métodos coinciden

De estas medidas, podemos sacar una conclusión muy importante. Todas las estimaciones de la edad del Universo, ya sea según los modelos cosmológicos, los cúmulos de estrellas, las enanas blancas o los núcleos atómicos, son en líneas generales coherentes entre ellas. Ningún método da una edad mucho más grande o pequeña que los otros, lo que habría podido producirse. Este acuerdo sólo puede reforzar nuestra confianza en la visión actual del Universo que la astrofísica nos propone.

 

 

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

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