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TRINH XUAN THUAN
Hace aproximadamente catorce mil millones de años, una fulgurante explosión, el big bang, dio nacimiento al universo, al espacio y al tiempo. A partir de entonces, la ascensión hacia la complejidad ha proseguido sin pausa. A partir del vacío microscópico inicial se ha tejido un inmenso tapiz cósmico. Centenares de miles de millones de galaxias, cada una poblada de cientos de miles de millones de estrellas, componen un ballet fantástico. Perdida en un rincón de nuestra galaxia, en la Vía Láctea, una estrella, nuestro Sol, dispensa generosamente su calor a los ocho planetas que lo rodean. En uno de ellos, la Tierra, ha sido posible infundir y sustentar la vida. Al relatarnos la creación, la expansión y el devenir del universo, el astrofísico Trinh Xuan Thuan nos recuerda que los seres humanos sólo somos polvo de estrellas. Viveros de estrellas, nebulosas, enanas blancas, púlsares, agujeros negros, supernovas, galaxias espirales, elípiticas o irregulares... Con ondas de radio, microondas, luz infrarroja, luz visible, luz ultravioleta, rayos X o gamma, los clichés de los telescopios solares o espaciales revelan la belleza cósmica.
ISBN 978-84-8076-926-6
Preservamos el medio ambiente El papel de las páginas de este libro está manufacturado con materia prima procedente de bosques responsables.
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DESCUBRIR LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA
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BIBLIOTECA ILUSTRADA
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El destino del universo
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El destino del universo Después del big bang TRINH XUAN THUAN
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Trinh Xuan Thuan es originario de Hanói, Vietnam. Cursó estudios en el California Institute of Technology y en la Universidad de Princeton, Estados Unidos. Desde 1976 es profesor de Astrofísica en la Universidad de Virginia. Especialista en astronomía extragaláctica, ha escrito numerosos artículos sobre la formación y la evolución de las galaxias y sobre la síntesis de los elementos en el Big Bang. Ha desarrollado, asimismo, una obra de divulgación, mediante la cual transmite al gran público la visión de un científico sobre el universo y el lugar del ser humano en el cosmos.
Título original: Le destin de l’univers. Le big bang, et après Equipo editorial de la edición en francés: Pierre Marchand, Elisabeth de Farcy, Anne Lemaire, Alain Gouessant, Isabelle de Latour, Fabienne Brifault, Madeleine Giai-Levra, Diane d’Ormesson, Vincent Lever, Pierre Granet, Any-Claude Médioni, Anne-Claire Monnier, Marie-Paule Jaffrennou.
I.S.B.N.: 978-84-8076-926-6 Depósito Legal: B-6.395-2011 Impreso en Tallers Gràfics Soler, Esplugues de Llobregat (Barcelona)
Traducción: Eva María Cantenys Félez
Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sea por medios mecánicos o electrónicos, sin la debida autorización por escrito del editor.
Revisión técnica de la edición en lengua española: David Galadí Enríquez
WWW.BLUME.NET
Astrónomo
Coordinación de la edición en lengua española: Cristina Rodríguez Fischer Primera edición en lengua española 2011 © 2011 Naturart, S. A. Editado por BLUME Av. Mare de Déu de Lorda, 20 08034 Barcelona Tel. 93 205 40 00 Fax 93 205 14 41 E-mail: info@blume.net © 2008 Gallimard, París (Francia)
Este libro se ha impreso sobre papel manufacturado con materia prima procedente de bosques sostenibles. En la producción de nuestros libros procuramos, con el máximo empeño, cumplir con los requisitos medioambientales que promueven la conservación y el uso sostenible de los bosques, en especial de los bosques primarios. Asimismo, en nuestra preocupación por el planeta, intentamos emplear al máximo materiales reciclados, y solicitamos a nuestros proveedores que usen materiales de manufactura cuya fabricación esté libre de cloro elemental (ECF) o de metales pesados, entre otros.
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CONTENIDO Presentación Nebulosas y galaxias. 12 Capítulo 1 HISTORIAS DEL UNIVERSO Hasta el siglo XVI, el ser humano creía que la Tierra ocupaba el centro del cosmos. Copérnico, y posteriormente Galileo y Kepler, refutan este dogma en favor del heliocentrismo. Con Newton, nuestro planeta se pierde en un universo infinito, mecánico y determinista. 30 Capítulo 2 EL REINO DE LAS GALAXIAS En la actualidad, gracias a los telescopios cada vez más perfeccionados, los astrónomos estudian la luz de las innumerables galaxias que pueblan el cosmos, desde nuestra Vía Láctea hasta las galaxias más lejanas. 60 Capítulo 3 EL BIG BANG El universo nació hace aproximadamente catorce mil millones de años de una fulgurante explosión, el Big Bang. De los quarks a los átomos, se volvió progresivamente más complejo hasta formar un inmenso tapiz cósmico. 78 Capítulo 4 EL DESTINO DE LAS ESTRELLAS El Sol, como todas las estrellas del universo, ha nacido, vive y morirá. Las nebulosas planetarias, las enanas blancas, los púlsares, los agujeros negros y las supernovas son otros tantos testimonios de estas muertes estelares. 102 Capítulo 5 EL PLANETA INVENTADO De todos los planetas del sistema solar, sólo en la Tierra surgió y se desarrolló vida inteligente. Pero ¿el ser humano está verdaderamente solo en el cosmos? 129 Testimonios y documentos
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38 EL REINO DE LAS GALAXIAS
en profundidad de nuestro pequeño rincón de universo En la década de 1780, mostró la insignificancia del sistema solar y el vacío el astrónomo germanobritánico Wilhelm extremo del espacio. El Sol está a 8 minutos luz de Herschel fue el primero distancia –su luz tarda 8 minutos en llegar a la Tierra–. en intentar determinar El tamaño del sistema solar se mide en horas luz –el la forma de la Vía para ello, cinturón de objetos transneptunianos está a 5,2 horas Láctea; contó las estrellas luz de la Tierra–, mientras que las distancias entre desde diferentes direcciones del cielo. las estrellas se cuentan en años luz. La estrella más Su razonamiento era cercana al Sol no se hallaba a menos de 4 años el siguiente: cuanto luz. El cielo estaba extremadamente vacío. más elevado fuera el número de estrellas en una dirección del cielo,
Al sondear con mayor profundidad el espacio, se alcanzaron finalmente las fronteras de la Vía Láctea. No se extiende hasta el infinito, como Newton creía: es un disco de 90.000 años luz de diámetro, que contiene unos cien mil millones de estrellas, unidas por la gravedad. Gracias a que nuestra línea de visión está en el plano del disco de la Vía Láctea, y a que nos llega la luz de una multitud de estrellas, nos es dado disfrutar del espectáculo de este arco blanquecino. El tamaño del sistema solar se reduce a una milmillonésima parte del de la galaxia. Los esfuerzos realizados fueron prodigiosos, puesto que medir la extensión de la Vía Láctea desde nuestro pequeño planeta Tierra fue comparable a la hazaña que llevaría a cabo una ameba que emprendiera la tarea de determinar la extensión del océano Pacífico. Las estrellas dentro del disco perdieron su inmovilidad aristotélica: todas giran en torno al centro galáctico.
tanto más la Vía Láctea debía extenderse en esa dirección. Obtuvo una forma más o menos plana, lo que es exacto, pero con los bordes irregulares y con el Sol en el centro, lo que es incorrecto.
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EL SOL SE PIERDE EN LA VÍA LÁCTEA 39
El sistema solar está exiliado en un lejano extrarradio de la galaxia El Sol se pierde entre el centenar de miles de millones de estrellas de la Vía Láctea. El ser humano creía que su astro se encontraba en el centro de la galaxia, pero el astrónomo estadounidense Harlow Shapely le arrebató esta última ilusión. Al estudiar la distribución espacial de los cúmulos globulares –conjuntos esféricos de cien mil estrellas cada uno, unidos por la gravedad–, Shapely descubrió que éstos ocupaban un volumen esférico alrededor de la Vía Láctea. Y un hecho sorprendente: el centro de la esfera no correspondía a la posición del Sol, sino que se hallaba a unos 25.000 años luz, en la dirección de la constelación de Sagitario. Llegó a la conclusión de que el Sol no se encuentra en el centro de la Vía Láctea, sino a un poco más de la mitad del radio del disco galáctico, hacia el borde.
La densidad estelar en el centro de un cúmulo globular es tan elevada que un hipotético habitante vería en el cielo diez mil soles en lugar de uno solo. En el centro del disco se halla el bulbo, un conjunto esférico de mil millones de estrellas varios miles de millones de años más viejas que el Sol.
brazo espiral
bulbo central núcleo galáctico 25.000 años luz
45.000 años luz
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58 EL REINO DE LAS GALAXIAS
El centro del cúmulo de soles. Si las galaxias son las casas del universo, de Virgo (izquierda) los grupos son los pueblos. es un conjunto de A continuación están los cúmulos de galaxias, un millar de galaxias que serían las ciudades. Estos cúmulos, de los que a unos 50.000.000 años se han podido enumerar varios millares, se extienden luz de la Tierra, en el que hay todo tipo a lo largo de aproximadamente 60.000.000 años luz de galaxias: inferior y contienen varios cientos de billones de soles. derecha, una galaxia espiral; hacia el La organización estructural del universo no se centro, dos galaxias detiene aquí. Los cúmulos se agrupan a su vez para elípticas gigantes, formar supercúmulos. Son las metrópolis del universo Messier 84 (cortada y se extienden hasta perderse de vista a lo largo de en parte) y Messier 86. centenares de millones de años luz y albergan varios En 1933, el astrónomo
billones de soles. Nuestro Grupo Local forma parte del Supercúmulo Local, que contiene una decena de otros grupos y cúmulos. Estos supercúmulos deparan uno de los paisajes cósmicos más asombrosos: en lugar de ser esféricos, tienen unas veces forma de discos y otras de filamentos largos y delgados. El espesor de estos discos-supercúmulos, de unos 40.000.000 años luz, es del orden de una quinta parte de su diámetro. En lo que respecta a los filamentos, pueden atravesar distancias de cientos de millones de años luz. Los grandes vacíos cósmicos Pero el más asombroso de todos fue el descubrimiento en el universo de grandes regiones vacías de decenas de millones de años luz de diámetro. Las nueve
suizo-estadounidense Fritz Zwicky descubrió en este cúmulo la presencia de la «materia oscura». La masa total del cúmulo tenía que ser diez veces más grande que la suma de las masas de las galaxias individuales. En efecto, al desplazarse éstas a centenares de kilómetros por segundo con relación al centro del cúmulo, éste último se desintegraría en menos de mil millones de años si la masa total del cúmulo no fuese lo bastante grande como para que su gravedad impidiera que las galaxias se dispersaran. Es decir, que tiene que haber nueve veces más materia oscura que luminosa en el medio intergaláctico que en las galaxias. En la actualidad, el problema de la materia oscura es el pons asinorum de los astrofísicos. Ésta se manifiesta por doquier, desde en las galaxias enanas más diminutas hasta en los supercúmulos más extensos.
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59 distancia en millones de años luz
velocidad en km/s
décimas partes del volumen del universo son espacios La cartografía del Sloan vacíos; las galaxias distribuidas en discos y filamentos Digital Sky Survey (extremo superior) sólo ocupan la décima parte restante. Estos vacíos, muestra que las galaxias que tienen la forma de grandes cavidades casi esféricas, están distribuidas en filamentos que delimitadas por los discos-supercúmulos y los circundan grandes filamentos, están todos conectados unos con otros, vacíos, lo cual se puede en una inmensa red. observar también en Así se revela un paisaje de suma belleza: las galaxias las simulaciones del universo (superior). tejen un inmenso tapiz cósmico.
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TRINH XUAN THUAN
Hace aproximadamente catorce mil millones de años, una fulgurante explosión, el big bang, dio nacimiento al universo, al espacio y al tiempo. A partir de entonces, la ascensión hacia la complejidad ha proseguido sin pausa. A partir del vacío microscópico inicial se ha tejido un inmenso tapiz cósmico. Centenares de miles de millones de galaxias, cada una poblada de cientos de miles de millones de estrellas, componen un ballet fantástico. Perdida en un rincón de nuestra galaxia, en la Vía Láctea, una estrella, nuestro Sol, dispensa generosamente su calor a los ocho planetas que lo rodean. En uno de ellos, la Tierra, ha sido posible infundir y sustentar la vida. Al relatarnos la creación, la expansión y el devenir del universo, el astrofísico Trinh Xuan Thuan nos recuerda que los seres humanos sólo somos polvo de estrellas. Viveros de estrellas, nebulosas, enanas blancas, púlsares, agujeros negros, supernovas, galaxias espirales, elípiticas o irregulares... Con ondas de radio, microondas, luz infrarroja, luz visible, luz ultravioleta, rayos X o gamma, los clichés de los telescopios solares o espaciales revelan la belleza cósmica.
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El destino del universo Después del big bang TRINH XUAN THUAN