Cosmologia i astrofísica: composició, gravetat i evolució de l'univers

Composició i Estructura de l'Univers

Composició de l'Univers

L'univers observable es compon de:

• 4%: Matèria ordinària (estrelles, planetes).
• 22%: Matèria fosca.
• 74%: Energia fosca.

Els Estels i l'Espectre Electromagnètic

L'estudi dels estels implica l'anàlisi del seu espectre electromagnètic, que representa la distribució energètica de les ones electromagnètiques que emeten.

Espectre d'Absorció

Es produeix quan la llum blanca travessa una substància (com hidrogen i heli). La substància absorbeix parts específiques dels colors que componen la llum blanca, resultant en línies fosques característiques.

Teories de la Gravetat

Gravetat segons Newton

Els objectes s'atrauen d'acord a la seva massa i la distància entre els seus centres. Si la distància augmenta, la força disminueix; si la massa augmenta, la força és més intensa.

Gravetat segons Einstein

La presència d'un cos amb massa en l'espai deforma l'espaitemps, i aquesta deformació és el que atrau els cossos entre ells.

L'Univers i el Big Bang

L'Univers té aproximadament 13.700 milions d'anys. La primera prova va confirmar que la Teoria del Big Bang (TBB) s'expandia en totes direccions.

Efecte Doppler

Variació de la freqüència de qualsevol ona emesa per un objecte en moviment.

Teoria del Big Bang (TBB)

Radiació de Fons de Microones Còsmiques (CMB)

Es va registrar una radiació estranya, un soroll constant que provenia amb la mateixa intensitat de tots els punts de l'espai. Aquest registre és considerat l'eco del Big Bang.

La detecció de petites pertorbacions en aquesta radiació de microones de fons va permetre entendre com es va acumular la matèria que va originar estels, galàxies i cúmuls de galàxies.

Evolució de l'Univers

Es contemplen diversos escenaris finals depenent de la densitat de l'univers:

1. Big Crunch (Gran Col·lapse)

Si la densitat fos superior a la crítica, l'univers assoliria una grandària màxima i es col·lapsaria sobre si mateix.

2. Big Chill (Gran Refredament)

Si la matèria-energia de l'univers fos insuficient (densitat igual o inferior a la crítica), l'univers seria cada vegada més dens i més fred.

3. Big Rip (Gran Esquinçada)

Si la densitat fos propera a la crítica i l'energia fosca fos més intensa que la força de la gravetat, es produiria una expansió molt accelerada que acabaria separant tots els cossos.

Origen i Estructura dels Estels

Origen del Sistema Solar

Es va originar fa uns 4.600 milions d'anys. La nebulosa solar primitiva va començar a contreure's a causa de l'explosió d'una estrella propera (supernova) i va adquirir forma de disc.

Al centre de la nebulosa, les partícules xoquen, la temperatura augmenta, els nuclis s'hi fusionen i formen heli: ha nascut l'estrella.

Característiques dels Estels

Els estels es caracteritzen per:

• Brillantor: Depèn de la distància i de l'energia que emeten.
• Color: Depèn de la temperatura superficial de l'estel.

Classificació i Evolució Estel·lar

Classificació espectral: O, B, A, F, G, K, M.

Evolució típica:

1. Nebulosa $\rightarrow$ Estel mitjà $\rightarrow$ Gegant vermell $\rightarrow$ Nebulosa planetària $\rightarrow$ Nan blanc.
2. Nebulosa $\rightarrow$ Supergegant vermell $\rightarrow$ Supernova.

Exoplanetes i Exobiologia

Exoplaneta

Són planetes que orbiten estrelles diferents al Sol.

Exobiologia

Ciència dedicada a la cerca de vida en altres planetes. S'estudien organismes terrestres coneguts com a extremofils.

Condicions per a l'Habitabilitat Planetària

Perquè un planeta sigui habitable, requereix fonamentalment:

1. Energia.
2. Carboni.
3. Aigua líquida.
4. Una atmosfera adequada.