La cosmogonia és la part de l'astronomia que estudia l'origen del Sistema Solar.
La primera teoria cosmogònica la va plantejar el 1755 Immanuel Kant, la qual proposava que el Sol es va formar per la condensació d'una gran nebulosa (idea molt aproximada a les teories modernes). Més tard (1796), Laplace va suggerir que els planetes es van formar a partir de material ejectat del Sol, durant el seu procés de compactació. Un dels punts febles de la teoria nebular és que no explica el motiu pel qual els planetes tenen (en conjunt) el 98% del moment angular de tot el Sistema Solar (el Sol, molt més massiu que tots els planetes junts, té només el 2% del moment angular). El moment angular és la magnitud física que descriu el moviment orbital i rotacional dels astres, i és una magnitud que es conserva: la hipòtesi de Kant presuposava que la nebulosa inicial rotava, i, conseqüentment, el seu moment angular es devia repartir entre tots els astres del Sistema Solar. Però, de nou, la hipòtesi no explicava el motiu d'aquest repartiment tant desigual: per què el Sol no "es va quedar" més moment angular? D'altra banda la teoria nebular tampoc no explica el procés pel qual es podien haver format els planetes a partir del material ejectat pel Sol.
Després d'això van sorgir diverses teòries sobre la creació de l'univers.
Teoria del Big Bang
- Arguments a favor o proves:
El Big Bang, literalment gran esclat, constitueix el moment que del "no res" emergeix tota la matèria de l'Univers. La matèria, fins aquest moment, és un punt de densitat infinita, que en un moment donat "explota" generant l'expansió de la matèria en totes les direccions i creant el que coneixem com el nostre Univers.
Immediatament després del moment de la "explosió", cada partícula de matèria va començar a allunyar-se molt ràpidament una d'una altra, de la mateixa manera que a l'inflar un globus aquest va ocupant més espai expandint la seva superfície. Els físics teòrics han aconseguit reconstruir aquesta cronologia dels fets a partir d'un 1/100 de segon després del Big Bang. La matèria llançada en totes les direccions per l'explosió primordial està constituïda exclusivament per partícules elementals: Electrons, Positrons, Mesons, Barions, Neutrins, Fotons i una llarga llista fins més de 89 partícules conegudes avui en dia.
Al 1948 el físic rus nacionalitzat nord-americà George Gamow va modificar la teoria de Lemaître del nucli primordial. Gamow va plantejar que l'Univers es va crear en una explosió gegantesca i que els diversos elements que avui s'observen es van produir durant els primers minuts després de la Gran Explosió o Big Bang, quan la temperatura extremadament alta i la densitat de l'Univers van fusionar partícules subatòmiques en els elements químics. Càlculs més recents indiquen que l'hidrogen i l'heli haurien estat els productes primaris de la Gran Explosió, i els elements més pesants es van produir més tard, dins de les estrelles. Malgrat això, la teoria de Gamow proporciona una base per a la comprensió dels primers estadis de l'Univers i la seva posterior evolució. A causa de la seva elevadísima densitat, la matèria existent en els primers moments de l'Univers es va expandir amb rapidesa. A l'expandir-se, l'heli i l'hidrogen es van refredar i es van condensar en estrelles i en galàxies. Això explica l'expansió de l'Univers i la base física de la llei de Hubble.
Segons s'expandia l'Univers, la radiació residual del Big Bang va continuar refredant-se, fins arribar a una temperatura d'uns 3 K (-270 °C). Aquests vestigis de radiació de fons de microones van ser detectats pels radioastrònoms el 1965, proporcionant així el que la majoria dels astrònoms consideren la confirmació de la teoria del Big Bang.
Un dels problemes sense resoldre en el model de l'Univers en expansió és si l'Univers és obert o tancat (això és, si s'expandirà indefinidament o es tornarà a contreure).
Un intent de resoldre aquest problema és determinar si la densitat mitjana de la matèria a l'Univers és major que el valor crític en el model de Friedmann. La massa d'una galàxia es pot mesurar observant el moviment de les seves estrelles; multiplicant la massa de cada galàxia pel nombre de galàxies es veu que la densitat és només del 5 al 10% del valor crític. La massa d'un cúmul de galàxies es pot determinar de forma anàloga, mesurant el moviment de les galàxies que conté. En multiplicar aquesta massa pel nombre de cúmuls de galàxies s'obté una densitat molt major, que s'aproxima al límit crític que indicaria que l'Univers està tancat. La diferència entre aquests dos mètodes suggereix la presència de matèria invisible, l'anomenada matèria fosca, dins de cada cúmul però fora de les galàxies visibles. Fins que es comprengui el fenomen de la massa oculta, aquest mètode de determinar la destinació de l'Univers serà poc convincent.
Immediatament després del moment de la "explosió", cada partícula de matèria va començar a allunyar-se molt ràpidament una d'una altra, de la mateixa manera que a l'inflar un globus aquest va ocupant més espai expandint la seva superfície. Els físics teòrics han aconseguit reconstruir aquesta cronologia dels fets a partir d'un 1/100 de segon després del Big Bang. La matèria llançada en totes les direccions per l'explosió primordial està constituïda exclusivament per partícules elementals: Electrons, Positrons, Mesons, Barions, Neutrins, Fotons i una llarga llista fins més de 89 partícules conegudes avui en dia.
Al 1948 el físic rus nacionalitzat nord-americà George Gamow va modificar la teoria de Lemaître del nucli primordial. Gamow va plantejar que l'Univers es va crear en una explosió gegantesca i que els diversos elements que avui s'observen es van produir durant els primers minuts després de la Gran Explosió o Big Bang, quan la temperatura extremadament alta i la densitat de l'Univers van fusionar partícules subatòmiques en els elements químics. Càlculs més recents indiquen que l'hidrogen i l'heli haurien estat els productes primaris de la Gran Explosió, i els elements més pesants es van produir més tard, dins de les estrelles. Malgrat això, la teoria de Gamow proporciona una base per a la comprensió dels primers estadis de l'Univers i la seva posterior evolució. A causa de la seva elevadísima densitat, la matèria existent en els primers moments de l'Univers es va expandir amb rapidesa. A l'expandir-se, l'heli i l'hidrogen es van refredar i es van condensar en estrelles i en galàxies. Això explica l'expansió de l'Univers i la base física de la llei de Hubble.
Segons s'expandia l'Univers, la radiació residual del Big Bang va continuar refredant-se, fins arribar a una temperatura d'uns 3 K (-270 °C). Aquests vestigis de radiació de fons de microones van ser detectats pels radioastrònoms el 1965, proporcionant així el que la majoria dels astrònoms consideren la confirmació de la teoria del Big Bang.
- Arguments en conta o problemes:
Un dels problemes sense resoldre en el model de l'Univers en expansió és si l'Univers és obert o tancat (això és, si s'expandirà indefinidament o es tornarà a contreure).
Un intent de resoldre aquest problema és determinar si la densitat mitjana de la matèria a l'Univers és major que el valor crític en el model de Friedmann. La massa d'una galàxia es pot mesurar observant el moviment de les seves estrelles; multiplicant la massa de cada galàxia pel nombre de galàxies es veu que la densitat és només del 5 al 10% del valor crític. La massa d'un cúmul de galàxies es pot determinar de forma anàloga, mesurant el moviment de les galàxies que conté. En multiplicar aquesta massa pel nombre de cúmuls de galàxies s'obté una densitat molt major, que s'aproxima al límit crític que indicaria que l'Univers està tancat. La diferència entre aquests dos mètodes suggereix la presència de matèria invisible, l'anomenada matèria fosca, dins de cada cúmul però fora de les galàxies visibles. Fins que es comprengui el fenomen de la massa oculta, aquest mètode de determinar la destinació de l'Univers serà poc convincent.
Teoria estat estacionari
Desenvolupat el 1949 per Herman Bondi i Thomas Gold i Fred Hoyle com una alternativa a la Teoria del Big Bang. Encara que el model va tenir un gran nombre de seguidors en la dècada dels 50, i 60, la seva popularitat va disminuir notablement a finals dels 60, amb el descobriment de la radiació de fons de microones, i es considera des de llavors com a un model alternatiu.
D'acord amb la teoria de l'estat estacionari, la disminució de la densitat que produeix l'Univers en expandir-se es compensa amb una creació contínua de matèria. A causa que es necessita poca matèria per igualar la densitat de l'Univers –2 àtoms d'hidrogen per cada m³ i en cada 1.000 milions d'anys–, aquesta teoria no s'ha pogut demostrar directament. La teoria de l'estat estacionari sorgeix de l'aplicació de l'anomenat principi cosmològic perfecte, el qual sosté que per a qualsevol observador l'Univers ha de semblar el mateix en qualsevol lloc de l'espai. La versió perfecta d'aquest principi inclou el temps com a variable segons el qual l'Univers no només presenta el mateix aspecte des de qualsevol punt des del que és observat sinó també en qualsevol instant de temps, i les seves propietats generals són constants tant en l'espai com en el temps.
Els problemes amb aquesta teoria van començar a sorgir a finals dels anys 60, quan les proves observacionals van començar a mostrar que, de fet, l'Univers estava canviant: es van trobar quàsars només a grans distàncies, no a les galàxies més properes. La prova definitiva va arribar el 1965 amb el descobriment de la radiació de fons de microones, doncs en un model estacionari l'Univers ha estat sempre igual i no hi ha raó perquè es produeixi una radiació de fons amb característiques tèrmiques. Buscar una explicació requereix l'existència de partícules de longitud mil·limètrica en el medi intergalàctic que absorbeixi la radiació produïda per fonts galàctiques extremadament lluminoses, una hipòtesi massa forçada.
El millor model actual
Certament, el model Big Bang té dificultats pendents de resolució, però és el millor model actual, és la teoria amb més poder explicatiu que disposem. És possible que s'introdueixin modificacions; ara bé, molts físics i astrofísics consideren que el cos fonamental de la teoria o model es mantindrà per molt temps.
És ben sorprenent i admirable que organismes nascuts en el si de l'univers, organismes que som pols d'estrelles, siguem capaços de descobrir i comprendre els principis i lleis pels quals es regeix tot l'univers. És coneguda l'admiració d'Einstein davant el fet que aquest univers ens sigui racionalment comprensible; afirmava: «El més incomprensible de l'univers és que sigui comprensible».
Certament, el model Big Bang té dificultats pendents de resolució, però és el millor model actual, és la teoria amb més poder explicatiu que disposem. És possible que s'introdueixin modificacions; ara bé, molts físics i astrofísics consideren que el cos fonamental de la teoria o model es mantindrà per molt temps.
És ben sorprenent i admirable que organismes nascuts en el si de l'univers, organismes que som pols d'estrelles, siguem capaços de descobrir i comprendre els principis i lleis pels quals es regeix tot l'univers. És coneguda l'admiració d'Einstein davant el fet que aquest univers ens sigui racionalment comprensible; afirmava: «El més incomprensible de l'univers és que sigui comprensible».
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada