Hipervínculo

Segundos /Minutos después del Big Bang

Miles de años después del Big Bang

Millones de años después del Big Bang

Aparición de los primeros seres vivos

Tiempo en el que nos encontramos

TemperaturaK=Kelvin

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ALVARO MARTÍNEZ ARCE Nº15 1º BACHILLERATO A

10-43s 10-36s 10-12s

100.000 años 300.000 años

10-33s 1s -3 minutos

10-4s 10-2s 1s

200 -400 M.a 600 M.a 9000 M.a 9500 M.a 3.800 M.a

100s

400.000 años

100-300s

(10-6)-(10-2)s

70.000 años

Es la primera etapa del Origen del UniversoSe inicia la expansión del UniversoNo existían partículas elementales

-Las cuatro fuerzas fundamentales estaban unificadas

INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE

INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

INTERACCIÓN GRAVITATORIA

10–43 segundos 10 32 K

Teoría de la Gran Unificación: unifica tres de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética.

La fuerza de la gravedad no está considerada en esta teoría.

La gravedad se separó del electromagnetismo y las interacciones nucleares débil y fuerte.

Eventualmente, la gran unificación se rompe cuando la interacción nuclear fuerte se separa de la fuerza electrodébil, lo que debería producir monopolos magnéticos.

Tras la época de Planck el Universo se expandió y se enfrió.

10–33 segundos

10−36 segundos 10 27K

Fue formulada en 1981 por el físico estadounidense

En los primeros instantes de esta inflación no existía la materia tal y como la conocemos, tan solo había partículas subatómicas libres (protones, neutrones, electrones), y radiación conocida como radiación primordial

La inflación explica cómo una ‘semilla’ extremadamente densa y caliente que contenía toda la masa y energía del Universo, aunque de un tamaño mucho menor que un protón, salió despedida hacia afuera en una expansión que ha continuado a lo largo de los miles de millones de años transcurridos desde entonces

La fuerza inflacionaria tan solo actuó durante una minúscula fracción de segundo, pero este empuje hacia afuera fue tan violento que, aunque la gravedad está frenando las galaxias desde entonces, la expansión del Universo continúa en la actualidad

Teoría del universo inflacionario:

En este período de la Inflación, la expansión potencial de la inflación y la energía potencial del campo inflacionario se descompone en calor. La gran unificación es una característica de nuestro Universo, por lo que la inflación cósmica tuvo que ocurrir a la vez o después de que se rompiese la simetría de la gran unificación, de otra manera los monopolos magnéticos se podrían observar en el Universo visible. En este momento, el Universo está dominado por la radiación y se forman los quarks, los electrones y los neutrinos.

La bariogénesis es la teoría que pretende explicar la densidad de bariones del Universo y su formación.Los bariones son una familia de partículas subatómicas y, como otros elementos subatómicos,tienen una forma opuesta denominada anti-bariones .La bariogénesis se relaciona con el nacimiento del universo, cuando supuestamente las proporciones entre bariones y anti-bariones eran iguales. Debido al contacto que existía entre ambas partículas, se aniquilaban mutuamente y los residuos resultantes provocaron una gran cantidad de materia en el universo. Por ello la bariogénesis explicaría por qué la materia aumentó en número a la antimateria.

Se produce la ruptura espontánea de la simetría electrodébil

Se cree que todas las partículas fundamentales adquieren masa por el mecanismo de Higgs en el que los bosones de Higgs adquieren un valor esperado en el vacío.

En este instante, los neutrinos se dividen y empiezan a viajar libremente a través del espacio.

Este fondo cósmico de neutrinos, aunque su observación en detalle es casi imposible, es similar al fondo cósmico de microondas que fue emitido mucho después.

10–12 segundos 10 15 K

10–6 - 10–2 s 10 13 K

El plasma quark-gluon del que está compuesto el Universo se enfría hasta formar hadrones, incluyendo bariones como los protones y los neutrones

Plasma Quark-gluón

Plasma Quark-gluón Hadrones Bariones

Protones

Neutrones

Quarks

-La temperatura baja y se dejan de crear nuevos protones y

neutrones: En ese momento había 7 protones por cada neutrón y ahora

también

-El Universo se enfría lo suficiente como para que se empiecen a formar los

núcleos atómicos. Los protones (iones de hidrógeno) y neutrones se empiezan a

combinar en núcleos atómicos.

-Al final la fusión nuclear paró debido al enfriamiento del universo. En este

momento, hay unas tres veces más iones de hidrógeno que núcleos de 4He y

solo escasas cantidades de otros núcleos.

-Se formaron determinados elementos ligeros: el usual 1H (el hidrógeno ligero),

su isótopo el deuterio (2H o D), los isótopos del helio 3He y 4He y los isótopos

del litio 7Li y 6Li y algunos isótopos inestables o radiactivos como el tritio 3H, y los

isótopos del berilio, 7Be y 8Be, en cantidades despreciables.

1s -3 minutos 10 10 K

10-4s 10 13 K

10-2s 10 K

Hay un mismo número de protones y neutronesHay 1 billón de fotones por cada neutrón o protón.

1s 10 10 K

- Hay 6 protones por cada neutrón

Es la etapa anterior a la Nucleosíntesis

100s 10 9 K

Hay 7 protones por cada neutrón

100-300s 100.000 K

En esta fase casi el 25% del universo visible es Helio.El otro 75% es Hidrógeno más algo de Tritio.

El tritio decae con una vida media de 12 años, por lo que muy poco sobrevive

370.000 años después

Densidades de materia no-relativista (núcleos atómicos) y radiación relativista (fotones) son iguales.

La radiación cósmica de fondo es la expansión de la radiación primordial que aún a día de hoy continúa impregnando el universo.

En lo sucesivo, la materia puede condensarse en galaxias y estrellas.

Es una forma de radiación electromagnética que llena el Universo por completo.

También se denomina radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico.

Se dice que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo.

Tiene características de radiación de cuerpo negro a una temperatura de 2,725 K y su frecuencia pertenece al rango de las microondas con una frecuencia de 160,2 GHz, correspondiéndose con una longitud de onda de 1,9 mm.

100.000 años después

10 5 K

3.000 K300.000 años después

-Los átomos de hidrógeno y helio se empiezan a formar y disminuye la densidad del Universo

-Se produce el desemparejamiento, lo que provoca que los fotones evolucionen

independientemente de la materia.

-Los fotones no son lo bastante energéticos para impedir que los electrones se unan a los

núcleos de H y He, de modo que se forman átomos de estos dos elementos.

-Los fotones dejan de interactuar con los electrones y pueden escapar y viajar a grandes

distancias.

-Esta separación de materia y radiación hizo que el universo se convirtiera en transparente; la

radiación se dispersó en todas las direcciones corriendo a través del tiempo en forma de

radiación cósmica de fondo tal y como ahora se detecta.

-En esta época, muy pocos átomos son ionizados.

-Es una Época que comprende un espacio de tiempo de aproximadamente 100.000 años hasta que empiezan a formarse las estrellas y otros elementos celestes.

-Se llama Época Oscura porque se tienen muy pocos datos de este período de tiempo, y no hay nada que indique que hayan sucedido cambios relevantes en el universo en esta etapa.

400.000 años después aprox.

Las estrellas se forman a partir de grandes concentraciones de gas, principalmente hidrógeno.

Por efectos gravitatorios los átomos que conforman estos gases empiezan a colapsarse unos contra otros contrayéndose y generando un calentamiento del gas, el calor poco a poco se incrementará llegando a generarse reacciones importantes entre los átomos (transformación de moléculas de Hidrógeno en Helio).

Estas reacciones provocaron emanaciones de energía altísimas que le dan a las estrellas la luminosidad característica.

Todo esto ocurre hasta un momento en que los átomos llegan a alcanzar un equilibrio a partir del cual dejan de contraerse.

200 -400 millones de años después

Una estrella de tamaño medio como el Sol tiene una existencia de unos 10.000 millones de años.

Cuándo ha agotado su hidrogeno comienza a consumir Helio. Esto provoca que la estrella aumente su tamaño y se convierte en una gigante roja. Una vez agotado el Helio, se encoge y se transforma en una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Si la estrella es más masiva que el Sol consumirá su hidrógeno con mayor rapidez, alcanzando temperaturas más elevadas, lo que le proporcionará una luminosidad miles de veces superior a la del Sol. Tras la fase de gigante roja, una estrella de este tipo concluye su vida con una explosión. Esto se denomina Supernova. Emite grandes cantidades de luz y otras radiaciones, tras lo cual se apaga definitivamente

Dos hipótesis sobre la formación de las galaxias:

-La primera afirma que se formaron a partir del colapso de material durante el nacimiento del Universo, por lo tanto esta teoría considera que las galaxias son casi tan antiguas como el propio Universo.

-La segunda sostiene que se han formado a partir de un proceso de fusión de galaxias más pequeñas, y por tanto, son más jóvenes que el Universo.

(*)Development: desarrollo

Clusters: grupos

600 millones de años después

1. Nebulosa Inicial 2. Colapso gravitatorio

3. Formación del protosol

4. Formación de planetesimales5. Formación de protoplanetas

6. Barrido de la órbita

1. Nebulosa Inicial: Hace unos 4600 millones de años una nebulosa giratoria de polvo y gas,cuyas dimensiones eran superiores al sistema solar, comenzó a contraerse.

2. Colapso gravitatorio: La contracción o colapso formó una gran masa central y un disco giratorioen torno a ella.

3. Formación del protosol: La colisión de las partículas en la masa central liberó gran cantidad decalor. Comenzó la fusión nuclear del hidrógeno, lo que marcará el nacimiento de una estrella, elprotosol, en el interior de la nebulosa.

4. Formación de planetesimales: Las partículas de polvo y gas que formaban el disco giratorio entorno al protosol siguieron, paralelamente, un proceso de agrupación. Así, inicialmente, seformaron gránulos de algunos milímetros de cuyas colisiones y fusiones se originaron cuerposmayores, los planetesimales, con tamaños entre algunos centenares de metros y kilómetros.

5. Formación de protoplanetas: Las colisiones de los planetesimales y su unión, acreción,originaría los planetas primitivos o protoplanetas.

6. Barrido de la órbita: En virtud de ese proceso de acreción cada protoplaneta fue despejandosu zona orbital de planetesimales.

4.500 M.a atrás

La tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y desde entonces ha cambiado mucho su aspecto.

En sus inicios la Tierra era un amasijo de rocas conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta.Con el tiempo la corteza se secó y se solidificó.

En las partes más bajas se acumuló el agua mientras que, por encima de la corteza terrestre, se formó una capa de gases, la atmósfera.

Agua, tierra y aire empezaron a interactuar de forma bastante violenta ya que, mientras tanto, la lava manaba en abundancia por múltiples grietas de la corteza, que se enriquecía y transformaba gracias a toda esta actividad.

La teoría del gran impacto es la teoría científica más aceptada para explicar la formación de la Luna, que afirma que se originó como resultado de una colisión entre la joven Tierra y un planeta del tamaño de Marte, que recibe el nombre de Theia u ocasionalmente Orpheusu Orfeo. Este cuerpo celeste impactó tangencialmente contra la Tierra.

Parte de la masa de este cuerpo podría haberse fusionado con la Tierra, mientras otra parte habría sido expulsada al espacio, proporcionando suficiente material en órbita como para desencadenar nuevamente un proceso de aglutinamiento por fuerzas gravitatorias, y formando así la Luna.

4000 M.a atrás

PRECÁMBICO

FANEROZOICO

HADEICO

ARCAICO

PROTEROZOICO

CENOZOICO

MESOZOICO

PALEOZOICO

4570-635 M.a 4570-3850 M.a

3800-2800 M.a

2500-635 M.a

(542,0 ±1,0)-(0,011784) M.a (542,0 ± 1,0)-(299,0 ±0,8) M.a

(251,0 ±0,4)- (145,5 ±4,0) M.a

(65,5 ±0,3)-(0,011784) M.a

Primeras moléculas auto-replicantes

Grandes impactos en la Luna

Bombardeo de meteoritos

Primeras células

Primer supercontinente Vaalbará

La hipótesis del ARNpropone que el ARN fue la primera forma de vida en la Tierra, desarrollando posteriormente una membrana celular a su alrededor y convirtiéndose así en la primera célula procariota.

Síntesis Prebiótica: 1.Formación de moléculas orgánicas sencillas: Los componentes de la atmósfera primitiva, expuestos a las fuertes radiaciones solares y las descargas eléctricas de las tormentas, reaccionarían para originar aminoácidos.

2.Formación de moléculas orgánicas complejas: Las moléculas orgánicas sencillas se combinarían para formar moléculas más complejas, que se acumularían en los océanos formando una “sopa primordial”.

3.Formación de coacervados: Algunos de los compuestos de la sopa primordial se unirían formando esferas huecas o coacervados. En el interior de estos quedarían encerradas moléculas, como los ácidos nucleicos, que podían hacer copias de sí mismas. Serían en consecuencia los precursores de los primeros organismos

PanspermiaLa hipótesis de la Panspermia sostiene que los primeros organismos, o los compuestos precursores, se habrían originado fuera de la Tierra y viajarían hasta aquí en un asteroide o cometa.

2. Formación de BiomoléculasLas radiaciones producidas por el sol y las descargaseléctricas proporcionaron la energía suficiente, queprovocó la reacción de los componentes de la atmósfera ysu transformación enbiomoléculas.

3. ¿Cuáles eran estas biomoléculas?De esta manera se formaron grasas simples, azúcares,aminoácidos y otras moléculas sencillas que reaccionaronentre sí y dieron lugar a moléculas más complejas como lasproteinas, grasas complejas, polisacáridos y ácidosnucléicos.

4. Formación del “Caldo Primitivo”Según Oparín (Síntesis prebiótica), los compuestosorgánicos formados en la atmósfera fueron arrastradoshacia el mar por las lluvias y una vez allí, durante eltranscurso de millones de años, se concentraronformando una disolución espesade agua y moléculas orgánicas e inorgánicas que élllamó "caldo primitivo".

5. Aparición de los CoacervadosAlgunas moléculas que se encontraban en este "caldoprimitivo" formaron membranas, originándose de estamanera, unas estructuras esféricas llamadascoacervados. Algunos coacervados pudieron concentrarenzimas en su interior, con las que poder fabricarsus propias moléculas y obtener energía. Finalmente,algunos pudieron adquirir su propio material genético yla capacidad de replicarse (reproducirse). Así se formaronlos primitivos procariotas.

1. La atmósfera primitivaLa atmósfera primitiva estaba formada por: amoníaco(NH3), metano(CH4), hidrógeno (H2) y vapor de agua (H2O). Sin embargoen estas sustancias se encontraban los principalesbioelementos de los que se obtiene la materia viva:carbono (C), nitrógeno (N),hidrógeno (H) y oxígeno (O).

3800 M.aatrás

Ácidos nucleicos: Son el ADN( ácido desoxirribonucleico) y el ARN(ribonucleico).

Amoníaco: Es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H).

Agujero negro: es una región del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generarun campo gravitatorio de manera que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella.

Aminoácidos: Denominación que reciben ciertos ácidos orgánicos, algunos de los cuales son los componentes básicos de las proteínashumanas: la molécula de los aminoácidos contiene, al menos, un grupo amino y un grupo carboxilo.

Barión: Los bariones son una familia de partículas subatómicas formadas por tres quarks. Los más representativos, por formar el núcleo delátomo, son el neutrón y el protón.

Biomoléculas: moléculas constituyentes de los seres vivos.

Bioelementos: elementos químicos, presentes en los seres vivos.

Bosón: En física de partículas es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza (el otro tipo son los fermiones).

Coacervados: Moléculas orgánicas rodeadas de una membrana con propiedades selectivas y con enzimas en su interior responsables de latransformación de la materia en energía. Están considerados como los primeros “seres vivos”.

(*)Cromodinámica cuántica: es una teoría que describe una de las fuerzas fundamentales, la interacción fuerte.

Electrón: Partícula subatómica que se encuentra en la periferia del átomo, girando constantemente alrededor del núcleo, con trayectoriaelíptica. Posee carga negativa.

Enana blanca: Estrella fría, estable y densa, originada a raíz de una supernova al final de un ciclo estelar, convirtiéndose en una estrellapequeña

Enzimas: Moléculas formadas principalmente por proteínas que producen las células vivas y que actúan como reguladores en los procesosquímicos del organismo.

Eón: En geología, los eones son los períodos en los que se encuentra dividida el tiempo de vida de la Tierra .

Estrella de neutrones: Estrella hiperdensa (mil millones de toneladas por centímetro cúbico) que está compuesta por un gas de neutronesdegenerados. Representa el estado final de una estrella de masa mayor que 8 masas solares

Fondo cósmico de microondas: forma de radiación electromagnética que llena el Universo por completo. Se dice que es el eco queproviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo.

Fotón: Cada una de las partículas que constituyen la luz y a su vez la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética.

Gigante roja(formación): Estrella gigante de unos 100 millones de km de radio que se ha formado en un proceso en el que la estrella inicialempieza a consumir helio debido a que se ha agotado su hidrógeno y como consecuencia aumenta su tamaño formándose así la GiganteRoja.

Hadrón: es una partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interacción fuerte entre ellos

Ión/ Iones: Átomo o agrupación de átomos que al ganar o perder uno o más electrones adquiere carga eléctrica.

Mecanismo de Higgs: es uno de los posibles mecanismos para producir la ruptura espontánea de simetría electrodébil.

Monopolo Magnético: es una partícula hipotética que consiste en un imán con un solo polo magnético.

Neutrón: es una partícula subatómica sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos. Aunque se diceque el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargassumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por tres quarks.

Neutrinos: son partículas subatómicas sin carga .Desde hace unos años se sabe que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, y esmuy difícil medirla. Su tamaño es menor al de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno.

Núcleo atómico: es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.

Quark: junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de maneraespecífica para formar partículas tales como protones y neutrones.

Partícula Subatómica: partícula más pequeña que el átomo.

Planetesimales: objetos sólidos que se estima que existen en los discos protoplanetarios.

Plasma quark-gluon: es una fase de la cromodinámica cuántica* que existe cuando la temperatura y/o la densidad son muy altas.

Polisacáridos: son biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de monosacáridos. Se encuentran entre los glúcidos, ycumplen funciones diversas, sobre todo de reservas energéticas y estructurales.

Protogalaxia: o “galaxia primitiva” es la nube de gas que se forma en una galaxia.

Protón: Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el núcleo de los átomos junto con los neutrones, y cuyo número,denominado número atómico, determina las propiedades químicas del átomo.

Protoplaneta: Planeta recién formado.

Protosol: Masa cósmica que dio origen a un sistema planetario.

Radiación de cuerpo negro: La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro.