Desde el origen del Universo hasta Desde el origen del Universo hasta el mundial 2010…el mundial 2010…

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Tabaré Gallardo

Facultad de Ciencias

www.fisica.edu.uy/~gallardo

La Historia de la energía y la materia y su evolución hacia formas cada vez mas complejas por su estructura y mutua interacción.

La evolución hacia forma mas complejas requiere dosis cada vez mayores de energía que en última instancia provienen del núcleo atómico.

Épocas Épocas

Materia-antimateria, partículas y átomos Materia-antimateria, partículas y átomos Galaxias (H, He)Galaxias (H, He)Estrellas (nuevos elementos: C, O, Fe)Estrellas (nuevos elementos: C, O, Fe)Planetas (compuestos y su decantación)Planetas (compuestos y su decantación)Evolución química de la TierraEvolución química de la TierraVida (ADN)Vida (ADN)CulturaCultura

Telescopio espacial HubbleTelescopio espacial Hubble

1929: Edwin Hubble1929: Edwin Hubble

Determinación de velocidadesDeterminación de velocidades

Determinación de distanciasDeterminación de distancias

Ley de HubbleLey de Hubble

Significado de la Ley de Hubble: Significado de la Ley de Hubble: expansiónexpansión

Si vamos hacia atrás en el Si vamos hacia atrás en el tiempo…tiempo…

Todo el Universo estaba contenido dentro Todo el Universo estaba contenido dentro de un muy pequeño volumende un muy pequeño volumen

Densidad, temperatura y presión altísimasDensidad, temperatura y presión altísimasLa materia no podría existir tal como la La materia no podría existir tal como la

conocemos, en forma de átomosconocemos, en forma de átomos Instante cero: hace 13.700 millones de Instante cero: hace 13.700 millones de

añosaños

Big BangBig Bang

No es una explosión EN EL espacio sino No es una explosión EN EL espacio sino DEL espacioDEL espacio

Entre las galaxias el espacio se expandeEntre las galaxias el espacio se expandeLa masa de las galaxias evita que el La masa de las galaxias evita que el

espacio que las contiene se expandaespacio que las contiene se expanda

Observando el pasadoObservando el pasado

Antigüedad: 2 millones de añosAntigüedad: 2 millones de años

Miles de millones de añosMiles de millones de años

Primeros minutosPrimeros minutos

Energía Energía materia + antimateria materia + antimateriaSopa de quarks y electronesSopa de quarks y electronesQuarks Quarks protones y neutrones protones y neutronesNúcleos de H y HeNúcleos de H y He

Probando la teoría: LHCProbando la teoría: LHC

H y HeH y He

Predicción: 75% H + 25% He

Edad: 380.000 añosEdad: 380.000 años

Átomos de H y HeÁtomos de H y He

Universo opaco

Universo transparente

Radiación Cósmica de FondoRadiación Cósmica de Fondo

Es la estructura mas lejana que podemos verEs la estructura mas lejana que podemos ver Sería una imagen del universo a los 380.000 Sería una imagen del universo a los 380.000

años de edad y a T=3000 Kaños de edad y a T=3000 K Como desde entonces el universo se ha Como desde entonces el universo se ha

expandido unas 1000 veces la temperatura expandido unas 1000 veces la temperatura observada de esa radiación debería ser T=3 Kobservada de esa radiación debería ser T=3 K

Penzias y Wilson: 1965Penzias y Wilson: 1965

Radiación Cósmica de FondoRadiación Cósmica de Fondo

Constitución del UniversoConstitución del Universo

Desde la Tierra al UniversoDesde la Tierra al Universo

Estructura en gran escalaEstructura en gran escala

LímitesLímites

Universo ObservableUniverso Observable: región en la cual la : región en la cual la luz emitida ha tenido tiempo de llegar luz emitida ha tenido tiempo de llegar hasta la Tierra. Crece continuamente.hasta la Tierra. Crece continuamente.

HorizonteHorizonte: región del Universo que se aleja : región del Universo que se aleja de nosotros a la velocidad de la luz. Mas de nosotros a la velocidad de la luz. Mas allá nunca podrá observarse nada, a allá nunca podrá observarse nada, a pesar de que pueden existir galaxias.pesar de que pueden existir galaxias.

Horizonte (fijo)

Radiación Cósmica

Universo observable (crece)

¿Finito o infinito?¿Finito o infinito?

Por su tamaño o masaPor su tamaño o masa: el observable es : el observable es finito: 10finito: 1011 11 galaxias. Lo que está mas allá galaxias. Lo que está mas allá no lo sabemos.no lo sabemos.

Por su ritmo de expansiónPor su ritmo de expansión: sería : sería CerradoCerrado si si volviera a colapsar, pero todo indica que volviera a colapsar, pero todo indica que es es AbiertoAbierto, se expande infinitamente., se expande infinitamente.

Formación de galaxiasFormación de galaxias

1000 millones de años luego del Big Bang1000 millones de años luego del Big Bang

Nuestra galaxiaNuestra galaxia

300.000.000.000 de estrellas300.000.000.000 de estrellas

100.000.000.000 de galaxias100.000.000.000 de galaxias

Formación de elementosFormación de elementos

Estrellas: a partir de nubes de H y HeEstrellas: a partir de nubes de H y He Núcleo estrella: H Núcleo estrella: H He He C C O O Fe Fe Supernova: demás elementos de la tablaSupernova: demás elementos de la tabla Nueva generación de estrellas puede tener planetas Nueva generación de estrellas puede tener planetas

como la Tierracomo la Tierra

Formación estelarFormación estelar

www.hubblesite.org

Formación del Sistema SolarFormación del Sistema Solar

Hace 4700 millones de añosHace 4700 millones de añosNube de gas (H + He) y polvo (otros Nube de gas (H + He) y polvo (otros

elementos, el Sol es de segunda elementos, el Sol es de segunda generación) que se contrae por generación) que se contrae por gravitacióngravitación

Se transforma en un discoSe transforma en un discoSe forma el Sol en el centro, luego Se forma el Sol en el centro, luego

planetas gigantesplanetas gigantes

Formación del SSFormación del SS

Línea del aguaLínea del agua

Pausa comercial…Pausa comercial…

www.apau.edu.uy/olimpiadas

Primeras etapas: interacción Primeras etapas: interacción gravitacional planetas-discogravitacional planetas-disco

Migración hacia el SolMigración hacia el Sol

Sistema Tierra-LunaSistema Tierra-Luna

Migración hacia afuera y Migración hacia afuera y bombardeobombardeo

Remanentes: asteroides, cometas, Remanentes: asteroides, cometas, transneptunianostransneptunianos

PhoebePhoebe

ItokawaItokawa

CometasCometas

Sistema SolarSistema Solar

Evolución planetaria: Evolución planetaria: administración del calor internoadministración del calor interno

AtmósferasAtmósferas

Desgaseamiento de materiales internosDesgaseamiento de materiales internosAportes por impactos de asteroides y Aportes por impactos de asteroides y

cometascometas

EnfriamientoEnfriamiento

Europa (Júpiter)Europa (Júpiter)

JúpiterJúpiter

HyperionHyperion

IapetusIapetus

MarteMarte

MarteMarte

MarteMarte

MarteMarte

Tierra: renovación superficie y Tierra: renovación superficie y atmósferaatmósfera

Choque placas: montañasChoque placas: montañas

SupercontinentesSupercontinentes

Reciclaje de COReciclaje de CO22

Ciclo COCiclo CO22

Plantas lo absorben y lo fijan al sueloPlantas lo absorben y lo fijan al sueloPasa al fondo marinoPasa al fondo marinoSubducción de placaSubducción de placaMagma volcánicoMagma volcánicoSale a la atmósfera através de volcanesSale a la atmósfera através de volcanesLas plantas lo absorbenLas plantas lo absorben

Tierra Bola de NieveTierra Bola de Nieve

Evolución de la TierraEvolución de la Tierra

Vida = ADNVida = ADN

Evolución de la VidaEvolución de la Vida

Aparece enseguida de formada la LunaAparece enseguida de formada la LunaEn los océanos (protección UV)En los océanos (protección UV)Unicelulares: durante 3000 MA. Extraen Unicelulares: durante 3000 MA. Extraen

COCO22 y liberan oxígeno y liberan oxígenoPluricelulares: en los últimos 600 MAPluricelulares: en los últimos 600 MAPlantas: liberación de oxigeno Plantas: liberación de oxigeno ozono ozonoColonización de la superficieColonización de la superficieAnimales que se alimentan de plantasAnimales que se alimentan de plantasAnimales que se alimentan de animalesAnimales que se alimentan de animales

Historia de un átomo…Historia de un átomo… La sangre contiene hierroLa sangre contiene hierro Lo tomamos de los alimentosLo tomamos de los alimentos Que a su vez lo tomaron del sueloQue a su vez lo tomaron del suelo Que pertenece a la Tierra desde su formaciónQue pertenece a la Tierra desde su formación A partir de una nube de gas y polvo hace 4700 M añosA partir de una nube de gas y polvo hace 4700 M años Formada con partículas que pertenecían al medio interestelarFormada con partículas que pertenecían al medio interestelar Que fueron formadas a partir de átomos de Fe y otrosQue fueron formadas a partir de átomos de Fe y otros Que fueron colocados en el espacio debido a una explosión Que fueron colocados en el espacio debido a una explosión

de supernovade supernova Que en su interior genero Fe por fusión nuclear desde el HQue en su interior genero Fe por fusión nuclear desde el H Que fue generado en el Big Bang hace 13700 M añosQue fue generado en el Big Bang hace 13700 M años

Fuente primordial de energíaFuente primordial de energía

Petróleo = proveniente de seres vivos Petróleo = proveniente de seres vivos Seres vivos Seres vivos plantas + otros animales plantas + otros animalesPlantas Plantas luz luzLuz solar Luz solar energía nuclear energía nuclearEnergía nuclear: liberada debido a la Energía nuclear: liberada debido a la

gravedad solargravedad solar

OxigenoOxigeno

Generado por células primitivas en el océanoGenerado por células primitivas en el océano En el océano: Fe + O = depósitos en el fondoEn el océano: Fe + O = depósitos en el fondo Agua saturada de OxígenoAgua saturada de Oxígeno Crece Oxigeno en la atmósferaCrece Oxigeno en la atmósfera Fuente de energía para nuevas formas de vidaFuente de energía para nuevas formas de vida Por primera vez puede haber fuegoPor primera vez puede haber fuego Fuego: libera energía acumulada por la acción Fuego: libera energía acumulada por la acción

biológicabiológica

Extinciones masivasExtinciones masivas

Luego de cada extinción hay una explosión Luego de cada extinción hay una explosión de vida de seres que se desarrollan de vida de seres que se desarrollan ocupando el nicho que se libera. ocupando el nicho que se libera.

Evolución por selecciónEvolución por selección

Evolución del HombreEvolución del Hombre

Crecimiento del cerebroCrecimiento del cerebro

Seres con sistema nervioso: reacción a Seres con sistema nervioso: reacción a estímulos externosestímulos externos

Adaptación al medio, control del entornoAdaptación al medio, control del entornoDieta carnívora, disminución del estómago, Dieta carnívora, disminución del estómago,

cocción de alimentoscocción de alimentosHerramientas, lenguaje, comunicaciónHerramientas, lenguaje, comunicación

Estímulos en la evolución del Estímulos en la evolución del Hombre (hace 6 MA)Hombre (hace 6 MA)

Disminución de bosques en ÁfricaDisminución de bosques en ÁfricaPosición erguida: mejor visibilidad y Posición erguida: mejor visibilidad y

comunicación para cazarcomunicación para cazarManos libres para acarrear cosasManos libres para acarrear cosasDestreza en las manosDestreza en las manosEstímulo para crear herramientasEstímulo para crear herramientasLenguajeLenguaje

Evolución de la población humanaEvolución de la población humana

La vida en el UniversoLa vida en el Universo

La vida surge rápidamenteLa vida surge rápidamenteUna civilización inteligente demora en Una civilización inteligente demora en

surgir (4700 MA)surgir (4700 MA)¿cuántas deberían existir hoy?¿cuántas deberían existir hoy?

¿Cuántas civilizaciones existen hoy ¿Cuántas civilizaciones existen hoy en nuestra galaxia?en nuestra galaxia?

N = Nplanetas x fvida x fcivilizacion x fahora

N = 1012 x 0.1 x 0.1 x 100/10.000.000.000

N (aprox) = 100

¿Por qué aún no las encontramos?

ResumenResumen

BibliografiaBibliografia

Big History (Fred Spier)Big History (Fred Spier)The Cosmic PerspectiveThe Cosmic Perspective InternetInternet

LinksLinks

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