Árbol del Cosmosdel campo del inflatón a las galaxias

Base real

• Campo del inflatón: Un campo escalar hipotético cuya energía almacenada impulsó la inflación. No se ha detectado de forma directa.

• Ondas gravitacionales primordiales: Ondulaciones del espacio-tiempo que predice la inflación y que dejarían un patrón distintivo en la polarización del fondo cósmico de microondas. Un equipo anunció una detección en 2014, pero resultó ser interferencia del polvo de la Vía Láctea.

• Plasma de quarks y gluones: El estado del universo en sus primeros microsegundos: a más de 2 billones de grados, con los quarks y gluones aún sin confinar dentro de protones y neutrones.

• Bariogénesis: Algún proceso, todavía desconocido, dejó a la materia superando a la antimateria en una parte por cada mil millones. Ese pequeño remanente forma todo lo que hay hoy.

• Nucleosíntesis del Big Bang: Entre 3 y 20 minutos después del Big Bang, el universo produjo hidrógeno, helio y un poco de litio. Fue el primer «horno de elementos» del universo.

• Recombinación: El universo se enfrió hasta unos 3000 K, los núcleos capturaron electrones y se formaron los primeros átomos neutros.

• Fondo cósmico de microondas: La luz liberada en la recombinación ha viajado hasta hoy, estirada por la expansión cósmica hasta convertirse en microondas de unos 2,7 K.

• Halos de materia oscura: La materia oscura se agrupó primero por la gravedad, y luego el gas ordinario cayó en estos pozos gravitatorios. Fueron las semillas de las galaxias.

• Reionización cósmica: La luz ultravioleta de las primeras estrellas y galaxias volvió a ionizar el hidrógeno neutro difuso, y el universo se volvió transparente.

• Rayo cósmico: Partículas de alta energía aceleradas por los remanentes de supernova. Destrozan núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno y producen el berilio del universo y la mayor parte de su boro.

• Protoestrellas: Una estrella embrionaria formada por una nube de gas que colapsa. Todavía no ha empezado la fusión del hidrógeno y brilla al liberar energía gravitatoria mientras se contrae.

• Estrellas de población III: La primera generación de estrellas, hechas casi por completo de hidrógeno y helio, quizá de cientos de veces la masa del Sol y con vidas de solo unos millones de años. Ninguna se ha observado de forma directa todavía.

• Gigante azul: Estrellas masivas de tipo O y B con temperaturas superficiales de decenas de miles de grados y luminosidades de hasta cientos de miles de veces la del Sol, pero con combustible para arder solo unos millones de años.

• Supergigante roja: La etapa final de una estrella masiva. Betelgeuse es una supergigante roja; si la pusieras donde está el Sol, su superficie llegaría más allá de la órbita de Marte.

• Estrellas Wolf-Rayet: Estrellas masivas extremadamente calientes cuyos potentes vientos estelares han arrancado el hidrógeno exterior y dejan al descubierto el helio y el carbono del interior.

• Supernova por colapso del núcleo: El núcleo de hierro de una estrella masiva colapsa y la estrella explota al rebotar. El oxígeno, el neón, el magnesio, el silicio, el azufre, el calcio y otros elementos vienen sobre todo de aquí.

• Estrella de neutrones: El núcleo que deja una supernova, de apenas unos 20 km de ancho; una cucharadita de su materia pesa miles de millones de toneladas.

• Agujero negro de masa estelar: Cuando mueren las estrellas más masivas, sus núcleos colapsan en agujeros negros. En 2015, las ondas gravitacionales nos permitieron «oír» por primera vez cómo se fusionaban dos de esos agujeros negros.

• Gigante roja: Cuando una estrella como el Sol agota el hidrógeno de su núcleo, se hincha hasta ser una gigante roja y fusiona tres núcleos de helio en carbono en su interior.

• Estrellas de la rama asintótica de las gigantes: La etapa final de las estrellas de baja masa. En su interior, el proceso lento de captura de neutrones produce estroncio, bario, plomo y otros elementos, que los vientos estelares arrojan al espacio.

• Púlsares: Una estrella de neutrones que gira muy rápido y barre ondas de radio como un faro. Los púlsares más rápidos giran más de 700 veces por segundo.

• Nebulosa planetaria: Una capa luminosa de gas que expulsa una estrella; no tiene nada que ver con los planetas. El nombre viene de que en los primeros telescopios parecían discos planetarios.

• Enana blanca: El remanente de una estrella como el Sol: del tamaño de la Tierra pero con más o menos la masa del Sol, que se enfría despacio durante decenas de miles de millones de años.

• Magnetar: Los objetos más magnetizados, con campos más de mil billones de veces el de la Tierra.

• Nova: Una enana blanca toma hidrógeno de una estrella compañera, en la superficie ocurre de repente una explosión nuclear y el brillo se multiplica por más de diez mil, pero la enana blanca sobrevive.

• Supernovas de tipo Ia: Una enana blanca explota por completo cuando su masa supera unas 1,4 masas solares. Más de la mitad del hierro del sistema solar podría venir de aquí. También son las «candelas estándar» con que se mide la expansión cósmica.

• Fusiones de estrellas de neutrones: Dos estrellas de neutrones chocan y producen elementos pesados como oro, platino y uranio mediante captura rápida de neutrones. En 2017, los humanos observaron por primera vez a la vez sus ondas gravitacionales y su luz.

• Kilonova: El resplandor posterior a la fusión de estrellas de neutrones, unas mil veces más brillante que una nova, con elementos pesados recién fabricados en su espectro.

• Enana roja: Las estrellas más comunes de la Vía Láctea, con una fracción de la masa del Sol. Pueden vivir billones de años, mucho más que la edad actual del universo.

• Estrella tipo Sol: Una enana amarilla con una superficie de unos 5800 K y una vida de unos 10 000 millones de años. El Sol es un miembro común.

• Enana marrón: «Estrellas fallidas» sin masa suficiente para encender la fusión del hidrógeno, entre los planetas gigantes y las estrellas.

• Sistema estelar binario: Cerca de la mitad de las estrellas como el Sol tienen compañera. La transferencia de masa entre las dos estrellas da lugar a novas, supernovas de tipo Ia y binarias de rayos X.

• Variable cefeida: Su brillo pulsa con un periodo fijo; cuanto más largo el periodo, más brillante la estrella. Esta regla, hallada por Leavitt en 1912, permitió a Hubble medir las distancias de las galaxias.

• Binaria de rayos X: Cuando un objeto compacto devora a su compañera, el disco de acreción se calienta a millones de grados y emite rayos X. Cygnus X-1 fue el primer candidato a agujero negro confirmado.

• Cúmulo globular: Una bola de cientos de miles de estrellas antiguas muy juntas, de hasta más de 12 000 millones de años, más viejas que la mayor parte de la estructura de la Vía Láctea.

• Galaxia enana: Galaxias pequeñas con solo de cientos de millones a unos pocos miles de millones de estrellas y una proporción especialmente alta de materia oscura; los «bloques de construcción» de las galaxias grandes.

• Agujero negro supermasivo: Casi todas las galaxias grandes tienen uno en el centro, con de millones a miles de millones de veces la masa del Sol. Por qué crecieron tan rápido en el universo temprano sigue siendo un enigma.

• Cuásares: Luz emitida cuando un agujero negro supermasivo se alimenta con frenesí. Un cuásar puede brillar cientos de veces más que toda la Vía Láctea.

• Núcleo galáctico activo: Un agujero negro supermasivo que se está alimentando, con chorros que pueden extenderse cientos de miles de años luz más allá de la galaxia.

• Protogalaxia: Galaxias jóvenes y ricas en gas del universo temprano, que forman estrellas a un ritmo furioso. El telescopio Webb las vio apenas unos cientos de millones de años después del comienzo del universo.

• Fusión de galaxias: Las galaxias crecen por colisiones. Las fusiones desencadenan una formación estelar a gran escala y pueden convertir galaxias espirales en elípticas.

• Galaxia con brote estelar: Forman estrellas a un ritmo de decenas a cientos de veces el de la Vía Láctea, normalmente desencadenado por fusiones o interacciones fuertes.

• Galaxia elíptica: Formadas por grandes fusiones; su gas se agotó, casi ya no forman estrellas y están llenas de estrellas rojas viejas.

• Galaxia irregular: Galaxias sin forma definida; las Nubes de Magallanes, Grande y Pequeña, son ejemplos, con frecuencia deformadas por perturbaciones gravitatorias.

• Galaxia espiral: Galaxias de disco donde nacen estrellas nuevas sin parar a lo largo de los brazos espirales; cerca del 60 % de las galaxias grandes son de este tipo.

• Galaxia espiral barrada: Tiene una «barra» de estrellas que cruza su centro; la Vía Láctea es una de ellas.

• Vía Láctea: Unos 100 000 años luz de diámetro, con entre 100 000 y 400 000 millones de estrellas. El Sol está en un brazo espiral menor y da una vuelta al centro cada 230 millones de años.

• Sagitario A*: El agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea, de unos 4 millones de masas solares. El Telescopio del Horizonte de Sucesos publicó su imagen en 2022.

• Onda de densidad: Los brazos espirales no son materia fija, sino «atascos de tráfico» que giran despacio; las estrellas que pasan se comprimen y nacen estrellas nuevas.

• Cúmulo abierto: De cientos a miles de estrellas jóvenes nacidas de la misma nube de gas, como las Pléyades, que se dispersan poco a poco en unos cientos de millones de años.

• Grupo de galaxias: Decenas de galaxias ligadas por la gravedad; el tipo más pequeño de conjunto de galaxias.

• Grupo Local: Una familia formada por la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda y unas 80 galaxias pequeñas, de unos 10 millones de años luz de ancho.

• Cúmulo de galaxias: Miles de galaxias reunidas, con gas a decenas de millones de grados entre ellas; la mayor parte de la masa es materia oscura.

• Supercúmulo: Una estructura mayor formada por cúmulos de galaxias, que se extiende más de 100 millones de años luz y no está del todo ligada por la gravedad.

• Lente gravitacional: Los objetos masivos curvan la luz y deforman, amplían o incluso multiplican las imágenes de las galaxias que tienen detrás. Sirve para «pesar» la materia oscura.

• Filamentos: Las galaxias se alinean a lo largo de gigantescas estructuras filiformes que pueden medir cientos de millones de años luz.

• Vacío cósmico: Regiones vacías de más de 100 millones de años luz de ancho con muy pocas galaxias, que ocupan la mayor parte del volumen del universo.

• Supercúmulo Laniakea: El supercúmulo que contiene la Vía Láctea, cartografiado en 2014. Su nombre significa «cielo inmenso» en hawaiano y contiene unas 100 000 galaxias.

• Red cósmica: Una red tridimensional de filamentos, muros, nodos y vacíos: el aspecto del universo a las mayores escalas.

• Oscilaciones acústicas de bariones: Las ondas sonoras del universo temprano dejaron en la distribución de galaxias una separación característica de unos 500 millones de años luz, una regla para medir la expansión cósmica.

• Energía oscura: Desde hace unos 5000 millones de años, la expansión cósmica pasó de frenarse a acelerarse. Lo que la impulsa se llama energía oscura, cerca del 70 % de la energía total del universo.

• Disco protoplanetario: Un disco giratorio de gas y polvo alrededor de una estrella recién nacida. El Gran Conjunto Milimétrico de Atacama (ALMA) ha fotografiado anillos y huecos en el disco abiertos por planetas.

• Inclusiones ricas en calcio y aluminio: Los sólidos más antiguos de los meteoritos, de unos 4567 millones de años, tomados como el instante cero del sistema solar.

• Cóndrulos: Diminutas perlas de roca fundidas de golpe y enfriadas en el disco protoplanetario. La mayoría de los meteoritos las contienen.

• Sol: Contiene el 99,86 % de la masa del sistema solar y convierte en energía unos 4 millones de toneladas de masa cada segundo.

• Viento solar: Un flujo constante de partículas cargadas del Sol. Sopla más allá de cien unidades astronómicas antes de encontrarse con el medio interestelar.

• Planetesimales: Trozos de roca y hielo de kilómetros de tamaño, formados paso a paso a partir del polvo. Son los bloques de construcción de los planetas.

• Júpiter: Más del doble de la masa de todos los demás planetas juntos. Probablemente se formó primero, y su gravedad dio forma a todo el sistema solar.

• Cinturón de asteroides: Su masa total es de apenas un 3 % de la de la Luna. La gravedad de Júpiter impidió que llegara a formarse un planeta.

• Saturno: Su densidad media es menor que la del agua. Los anillos son sobre todo bloques de hielo y quizá tengan solo unos cientos de millones de años.

• Hipótesis del Grand Tack: Un modelo dice que Júpiter migró una vez hacia adentro hasta cerca de la órbita de Marte antes de que Saturno lo «jalara» de vuelta. Eso podría explicar por qué Marte es tan pequeño.

• Urano: Su eje de rotación está casi tumbado de lado, probablemente por un gran impacto al principio.

• Neptuno: En 1846 su posición se predijo primero con matemáticas y luego se confirmó con un telescopio.

• Mercurio: El planeta más cercano al Sol. Un día solar allí dura unos 176 días terrestres, más que su año.

• Venus: Una densa atmósfera de dióxido de carbono provoca un efecto invernadero descontrolado. La superficie está a unos 465 °C, más caliente que Mercurio.

• Tierra: El único planeta con vida que se conoce y el planeta más denso del sistema solar.

• Marte: Antes tuvo ríos y lagos. Curiosity encontró roca sedimentaria de un lago antiguo en el cráter Gale.

• Ceres: El objeto más grande del cinturón de asteroides. Dawn encontró depósitos de sal brillante en sus cráteres.

• Luna: Probablemente se formó con el material expulsado cuando Tea golpeó la Tierra. Estabiliza el eje de rotación de la Tierra y levanta las mareas.

• Campo magnético de la Tierra: El hierro que fluye en el núcleo externo líquido genera un campo magnético que bloquea el viento solar y protege la atmósfera y los océanos.

• Atmósfera primordial: La atmósfera primitiva era sobre todo dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua, casi sin oxígeno.

• Cinturón de Kuiper: Un cinturón de cuerpos helados más allá de la órbita de Neptuno. En 2019, New Horizons pasó junto a uno de ellos, Arrokoth.

• El modelo de Niza: Las órbitas de los planetas gigantes pasaron una vez por una reorganización inestable que lanzó muchos cuerpos pequeños al sistema solar interior, y quizá desencadenó el Bombardeo Intenso Tardío.

• Plutón: Reclasificado como planeta enano en 2006. New Horizons descubrió que su región «en forma de corazón» es una llanura de hielo de nitrógeno.

• Nube de Oort: Una nube esférica de cuerpos helados que rodea el sistema solar y que quizá se extienda más allá de 1 año luz. De aquí vienen los cometas de periodo largo.

• Cometas: Una «bola de nieve sucia». Rosetta detectó glicina y fósforo en el cometa 67P.

• Tectónica de placas: La corteza está fragmentada en placas que se mueven despacio, que reciclan el carbono hacia el manto y regulan el clima de la Tierra a largo plazo.

• Chimeneas hidrotermales del fondo marino: Agua caliente rica en hidrógeno y sulfuros sale del fondo del mar. Descubiertas apenas en 1977, albergan ecosistemas enteros que viven sin luz solar.

Investigación relacionada

Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.

• El artículo αβγ: Alpher y Gamow calcularon cómo se formaron los elementos ligeros en el Big Bang, y se añadió el nombre de Bethe para formar «αβγ».

  Fuente:Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"

• Fondo cósmico de microondas: Dos investigadores de Bell Labs no lograban eliminar el ruido de su antena y al final comprendieron que era el resplandor del Big Bang. Ganaron el Premio Nobel de 1978.

  Fuente:Penzias & Wilson, The Astrophysical Journal 1965, "A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s"

• Explicar el resplandor: Un equipo de Princeton se preparaba para buscar esta radiación, lo ganó de mano el laboratorio vecino y puso por escrito la explicación teórica.

  Fuente:Dicke, Peebles, Roll & Wilkinson, The Astrophysical Journal 1965, "Cosmic black-body radiation"

• Un cuerpo negro perfecto: El espectro medido por COBE coincidió casi a la perfección con la curva teórica del cuerpo negro, un apoyo decisivo para la teoría del Big Bang.

  Fuente:Mather et al., The Astrophysical Journal Letters 1990, "A preliminary measurement of the cosmic microwave background spectrum by the Cosmic Background Explorer (COBE) satellite"

• Ondulaciones en el resplandor: La radiación de fondo tiene ondulaciones de temperatura de una parte en 100 000. Esas diferencias diminutas se convirtieron en las semillas de las galaxias.

  Fuente:Smoot et al., The Astrophysical Journal Letters 1992, "Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps"

• Oscilaciones acústicas de bariones: Las ondas sonoras del universo temprano dejaron en la distribución de galaxias una escala característica de unos 500 millones de años luz, que se volvió una regla para medir el universo.

  Fuente:Eisenstein et al., The Astrophysical Journal 2005, "Detection of the baryon acoustic peak in the large-scale correlation function of SDSS luminous red galaxies"

• La línea de 21 cm: La primera detección de la emisión de radio de 21 cm del hidrógeno neutro permitió «ver» gas de la Vía Láctea que de otro modo es invisible.

  Fuente:Ewen & Purcell, Nature 1951, "Observation of a line in the galactic radio spectrum"

• Señal del amanecer cósmico: El experimento EDGES informó de una señal de absorción de 21 cm dejada por las primeras estrellas, pero el resultado aún se discute y espera una verificación independiente.

  Fuente:Bowman et al., Nature 2018, "An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum"

• El núcleo atómico: Las partículas alfa rebotaban de vez en cuando en una lámina de oro, y Rutherford concluyó que la masa de un átomo se concentra en un núcleo diminuto.

  Fuente:Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"

• Qué da energía a las estrellas: Bethe calculó que las estrellas brillan por fusión nuclear y resolvió el enigma de cómo el Sol puede arder durante miles de millones de años.

  Fuente:Bethe, Physical Review 1939, "Energy production in stars"

• Masa invisible: Los bordes de la galaxia de Andrómeda giran demasiado rápido, así que una gran cantidad de materia invisible tiene que aportar la gravedad. La materia oscura ya no era solo una conjetura.

  Fuente:Rubin & Ford, The Astrophysical Journal 1970, "Rotation of the Andromeda Nebula from a spectroscopic survey of emission regions"

• Primera propuesta de materia oscura: Zwicky descubrió que las galaxias del cúmulo de Coma se movían demasiado rápido y propuso que existe «materia oscura». La idea se ignoró durante décadas.

  Fuente:Zwicky, Helvetica Physica Acta 1933, "Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln"

• Cúmulo Bala: Tras chocar dos cúmulos de galaxias, el gas se quedó en el centro mientras los centros de gravedad terminaron a cada lado. La materia oscura había sido «lanzada» hacia afuera.

  Fuente:Clowe et al., The Astrophysical Journal Letters 2006, "A direct empirical proof of the existence of dark matter"

• Sombra de un agujero negro: Radiotelescopios de todo el mundo formaron un «telescopio virtual» del tamaño de la Tierra y fotografiaron la sombra del agujero negro del centro de M87.

  Fuente:Event Horizon Telescope Collaboration, The Astrophysical Journal Letters 2019, "First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The shadow of the supermassive black hole"

• Ondas gravitacionales: Dos agujeros negros se fusionaron hace 1300 millones de años, y las ondulaciones del espacio-tiempo por fin las oyeron los humanos, con lo que se confirmó la predicción de Einstein de hacía un siglo.

  Fuente:Abbott et al. (LIGO & Virgo), Physical Review Letters 2016, "Observation of gravitational waves from a binary black hole merger"

• El límite de Chandrasekhar: Una enana blanca tiene una masa máxima, de unas 1,4 masas solares. Si la supera, la estrella está condenada a seguir colapsando.

  Fuente:Chandrasekhar, The Astrophysical Journal 1931, "The maximum mass of ideal white dwarfs"

• Agujero negro gigante del universo temprano: Cuando el universo tenía menos de 700 millones de años ya había un agujero negro de 800 millones de masas solares. ¿Cómo creció tan rápido? Sigue siendo un misterio.

  Fuente:Bañados et al., Nature 2018, "An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5"

• El centro galáctico: Tras seguir durante más de una década las estrellas cercanas al centro galáctico, se probó que ahí se esconde un agujero negro de unos 4 millones de masas solares. Premio Nobel 2020.

  Fuente:Ghez et al., The Astrophysical Journal 2008, "Measuring distance and properties of the Milky Way's central supermassive black hole with stellar orbits"

• B²FH: este artículo de cien páginas explicó paso a paso cómo las estrellas forjan los elementos de la tabla periódica. Todos somos polvo de estrellas, y la idea parte de aquí.

  Fuente:Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"

• La predicción de Hoyle: Para que las estrellas produjeran suficiente carbono, Hoyle predijo que el carbono-12 debía tener un nivel de energía especial, y los experimentos lo confirmaron.

  Fuente:Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"

• Kilonova: La primera vez que un mismo suceso cósmico se «oyó» y se «vio»: la fusión de dos estrellas de neutrones.

  Fuente:Abbott et al., Physical Review Letters 2017, "GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral"

• De dónde viene el oro: El material expulsado por la fusión de estrellas de neutrones contiene grandes cantidades de elementos pesados. El oro de tu anillo probablemente vino de una colisión así.

  Fuente:Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"

• Púlsares: La estudiante de posgrado Jocelyn Bell notó una señal de radio precisa al segundo. Al principio la llamaron en broma «hombrecitos verdes», pero resultó ser una estrella de neutrones.

  Fuente:Hewish, Bell et al., Nature 1968, "Observation of a rapidly pulsating radio source"

• Una galaxia con corrimiento al rojo 14: El telescopio Webb confirmó galaxias brillantes que ya existían unos 300 millones de años después del comienzo del universo, mucho antes de lo esperado.

  Fuente:Carniani et al., Nature 2024, "Spectroscopic confirmation of two luminous galaxies at a redshift of 14"

• Campo Profundo de Hubble: Hubble miró fijamente un pequeño trozo de cielo «vacío» durante diez días de exposición y captó unas tres mil galaxias.

  Fuente:Williams et al., The Astronomical Journal 1996, "The Hubble Deep Field: Observations, data reduction, and galaxy photometry"

• Mapa estelar de Gaia: El satélite Gaia midió las posiciones y los movimientos de más de mil millones de estrellas y produjo el mapa 3D más detallado de la Vía Láctea.

  Fuente:Gaia Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2018, "Gaia Data Release 2. Summary of the contents and survey properties"

• Materia oscura fría: Si la materia oscura es «fría» y se mueve despacio, las galaxias se agrupan de abajo hacia arriba, paso a paso, lo que coincide con las observaciones.

  Fuente:Blumenthal, Faber, Primack & Rees, Nature 1984, "Formation of galaxies and large-scale structure with cold dark matter"

• La forma de los halos de materia oscura: Las simulaciones por computadora muestran que los halos de materia oscura fría, desde las galaxias enanas hasta los cúmulos de galaxias, siguen todos el mismo perfil de densidad. Más tarde el perfil recibió el nombre de sus tres autores.

  Fuente:Navarro, Frenk & White, The Astrophysical Journal 1996, "The structure of cold dark matter halos"

• La receta del universo: El satélite Planck midió las diminutas fluctuaciones del fondo cósmico de microondas: la materia ordinaria es cerca del 5 % de la energía total del Universo, la materia oscura cerca del 27 %, y el resto es energía oscura.

  Fuente:Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"