Cuál es la fuente de energía en el universo
En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que las distancias a las galaxias lejanas eran proporcionales a sus corrimientos al rojo. El desplazamiento al rojo se produce cuando una fuente de luz se aleja de su observador: la longitud de onda aparente de la luz se estira por efecto Doppler hacia la parte roja del espectro. La observación de Hubble implicaba que las galaxias lejanas se alejaban de nosotros, ya que las más lejanas tenían las velocidades aparentes más rápidas. Si las galaxias se alejan de nosotros, razonó Hubble, en algún momento del pasado debieron estar agrupadas.
En los primeros momentos después del Big Bang, el universo era extremadamente caliente y denso. A medida que el universo se fue enfriando, se dieron las condiciones idóneas para dar lugar a los bloques de construcción de la materia: los quarks y los electrones de los que estamos hechos. Unas millonésimas de segundo después, los quarks se agregaron para producir protones y neutrones. En pocos minutos, estos protones y neutrones se combinaron en núcleos. A medida que el universo seguía expandiéndose y enfriándose, las cosas empezaron a suceder más lentamente. Los electrones tardaron 380.000 años en quedar atrapados en órbitas alrededor de los núcleos, formando los primeros átomos. Éstos eran principalmente helio e hidrógeno, que siguen siendo, con mucho, los elementos más abundantes del universo. Las observaciones actuales sugieren que las primeras estrellas se formaron a partir de nubes de gas unos 150-200 millones de años después del Big Bang. Desde entonces, los átomos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el hierro, se producen continuamente en el corazón de las estrellas y se catapultan por todo el universo en espectaculares explosiones estelares llamadas supernovas.
Cuánta energía positiva hay en el universo
Mientras intenté averiguar cuál es la cantidad total de energía positiva en el universo, la única respuesta que obtuve fue “la energía total en el universo cero”, lo cual aprecio, pero no es lo que estoy buscando. Mi pregunta es: ¿cuál es la cantidad total aproximada de energía positiva, en todas las formas -energía de masa o energía cinética- en el universo, suponiendo que no es infinita, o, al menos, en el universo observable?
Necesito esta información porque quiero calcular el número más alto que es teóricamente posible para una máquina que explote aproximadamente toda la energía del universo hasta que se enfrente a la hipotética muerte del universo (falso vacío o, para tomar el límite superior, la muerte por calor), utilizando el teorema de Margolus-Levitin, el valor aproximado de 10^100 años hasta que el universo “muera” y la energía positiva total en el universo.
Pues bien, la energía del universo es toda energía positiva, si se considera la energía del tensor de energía de tensión y la energía oscura. La energía oscura tiene presión negativa, pero energía positiva. Más abajo digo algo sobre lo que es si se incluye también la energía gravitatoria.
Cuántos julios de energía hay en el universo
La hipótesis del universo de energía cero propone que la cantidad total de energía en el universo es exactamente cero: su cantidad de energía positiva en forma de materia se cancela exactamente con su energía negativa en forma de gravedad[1] Algunos físicos, como Lawrence Krauss, Stephen Hawking o Alexander Vilenkin, llaman o denominan a este estado “un universo de la nada”, aunque el modelo de universo de energía cero requiere que exista tanto un campo de materia con energía positiva como un campo gravitatorio con energía negativa. [La hipótesis se discute ampliamente en fuentes populares [3] [4] [5] Otros ejemplos de cancelación incluyen la prevalencia simétrica esperada de los momentos angulares de los objetos a derecha e izquierda (“spin” en el sentido común), la planitud observada del universo, la prevalencia igual de cargas positivas y negativas, el spin opuesto de las partículas en la mecánica cuántica, así como las crestas y valles de las ondas electromagnéticas, entre otros posibles ejemplos en la naturaleza.
La prueba experimental de que el universo observable es un “universo de energía cero” no es actualmente concluyente. La energía gravitacional de la materia visible representa entre el 26 y el 37% de la densidad de masa-energía total observada[14]. Por tanto, para que el concepto de “universo de energía cero” se ajuste al universo observado, son necesarios otros depósitos de energía negativa además de la gravedad de la materia bariónica. Con frecuencia se supone que estos depósitos son materia oscura[15].
Universo de energía cero
Saltar al contenido principalArchivo digital y cuatrienalSuscribirseArchivo digital y cuatrienalSuscribirseEl CÚSCULO DE LA GALAXIA es representativo de cómo era el universo cuando tenía el 60 por ciento de su edad actual. El telescopio espacial Hubble capturó la imagen enfocando el cúmulo mientras completaba 10 órbitas. Esta imagen es una de las exposiciones más largas y claras jamás producidas. Varias parejas de galaxias parecen estar atrapadas en el campo gravitatorio de la otra. Este tipo de interacciones son poco frecuentes en los cúmulos cercanos y son una prueba de que el universo está evolucionando. Anuncio
Nota del editor (10/8/19): El cosmólogo James Peebles ganó el Premio Nobel de Física 2019 por sus contribuciones a las teorías sobre cómo comenzó y evolucionó nuestro universo. Describe estas ideas en este artículo, que coescribió para Scientific American en 1994.
En un instante determinado, hace aproximadamente 15.000 millones de años, toda la materia y la energía que podemos observar, concentradas en una región más pequeña que una moneda de diez centavos, comenzaron a expandirse y a enfriarse a un ritmo increíblemente rápido. Cuando la temperatura descendió a 100 millones de veces la del núcleo del sol, las fuerzas de la naturaleza asumieron sus propiedades actuales y las partículas elementales conocidas como quarks vagaban libremente en un mar de energía. Cuando el universo se había expandido 1.000 veces más, toda la materia que podemos medir llenaba una región del tamaño del sistema solar.
