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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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El universo

El futuro de las estrellas, galaxias y cúmulos

 

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

 

 

 

 

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.

 

El futuro de las estrellas, galaxias y cúmulos

Predecir el futuro del Universo es un ejercicio difícil. Fenómenos completamente desconocidos actualmente son susceptibles de intervenir y volver nuestras predicciones obsoletas. Se puede, en particular, citar el impacto de la energía oscura, cuya naturaleza sigue siendo aún desconocida. En consecuencia, vamos simplemente a intentar citar algunos fenómenos que se producirán apoyándonos en los conocimientos actuales de la física.

Desde un punto de vista global, existen dos posibilidades de evolución diferentes. O la extensión del Universo seguirá eternamente o cesará, y el Universo terminará por contraerse para terminar en un Big Crunch. Las observaciones del satélite WMAP parecen indicar que la expansión continuará eternamente bajo el efecto de la energía oscura. Comencemos, pues, por el caso de un Universo en expansión eterna.

El fin de la fase estelar del Universo

El primer cambio significativo se producirá cuando el material básico de las estrellas, el gas interestelar, comience a ser escaso.

Durante la muerte de una estrella, una parte del gas inicial es reinyectado en el medio interestelar en forma de nebulosa planetaria o de supernova, pero la mayor parte del gas acaba en forma de enana blanca, de estrella de neutrones o de agujero negro. Con cada estrella que nace, vive y muere, una gran cantidad de gas se encuentra aprisionado en un residuo compacto y no puede participar más en la formación de nuevas estrellas.

Con el tiempo, las reservas de gas de una galaxia se agotan y la formación de estrellas se hace cada vez más escasa. En consecuencia, la renovación de las generaciones ya no está garantizada y las estrellas mueren, unas tras otras, sin ser reemplazadas. De aquí a algunos centenares de miles de millones de años, incluso las estrellas menos masivas se habrán apagado, y la fase estelar del Universo estará cumplida. Las galaxias no contendrán más astros luminosos, sino solamente residuos estelares, enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros, así como planetas.

El Universo estará desprovisto en adelante de fuente de luz visible y parecerá negro a los ojos de nuestros lejanos descendientes.

La evaporación de las galaxias

La próxima etapa significativa de la evolución del Universo es la fase de evaporación de las galaxias, un proceso muy lento que va a durar un trillón de años.

A causa de la desmesura de las distancias interestelares, el encuentro de dos estrellas es un acontecimiento extremadamente raro en una galaxia si se considera una duración de algunos miles de millones de años. Pero si se espera mucho más tiempo, se producen un enorme número de encuentros, lo que va a tener un efecto determinante sobre la evolución de las galaxias.

Un tipo de encuentro especialmente importante en este contexto es el que implica tres astros, una estrella aislada y un par estelar. Sucede que la estrella aislada pierde una gran parte de su energía en provecho de los otros dos cuerpos. Los dos miembros del par tienen entonces suficientemente energía para separarse definitivamente. Es incluso posible que las dos estrellas sean capaces de escapar a la gravedad de la galaxia y dejarla definitivamente. Al contrario, la estrella aislada, que ha perdido una gran parte de su energía, no puede resistir más a la gravedad y va rápidamente a caer hacia el centro de la galaxia.

Así, con el tiempo, cada galaxia pierde poco a poco la mayor parte de sus estrellas. Simultáneamente, la densidad central de la galaxia aumenta hasta alcanzar un valor crítico, a partir del cual el centro galáctico se transforma en un agujero negro supermasivo (si ya no había uno). Se considera así que, de aquí a alrededor de un trillón de años, cada galaxia habrá perdido el 99 por ciento de sus estrellas y se habrá vuelto un agujero negro de cerca de mil millones de masas solares.

Evaporación de los cúmulos de galaxias

El mismo proceso de evaporación y transformación en agujero negro se produce para los cúmulos de galaxias, pero en un período de tiempo aún más largo. A causa de los encuentros aleatorios entre galaxias, cada cúmulo pierde poco a poco la mayoría de sus miembros, viendo su parte central volverse cada vez más densa. Por último, el centro del cúmulo se convierte en un agujero negro que puede alcanzar un trillón de masas solares.

Esta fase de metamorfosis de los cúmulos tardará alrededor de mil cuatrillones de años. Una vez terminada ésta, el Universo habrá perdido la bonita estructura que de él conocemos, galaxias y cúmulos ya no serán más que recuerdos. Sólo subsistirá una multitud de agujeros negros de todas las masas, con algunas pizcas de estrellas de neutrones, enanas blancas vueltas oscuras y planetas.

 

 

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

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