EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
PROPÓSITO
Con un resorte tubular, construir un modelo de expansión del universo unidimensional para entender la ley de Hubble y observar que no existe un sistema de referencia privilegiado en el Universo.
INTRODUCCIÓN
Albert Einstein predijo teóricamente que el universo está en expansión. Edwin Hubble lo comprobó posteriormente utilizando el efecto Doppler.
Hubble descubrió que todas las galaxias distantes tienen sus líneas espectrales corridas hacia el rojo del espectro electromagnético, lo cual indica que todas se alejan de nosotros. Descubrió también que las galaxias más alejadas se mueven con mayor velocidad ya que sus líneas espectrales presentan un mayor corrimiento al rojo. También encontró que la velocidad radial de una galaxia es directamente proporcional a la distancia de esa galaxia del sistema solar. Esto se conoce como la ley de Hubble. En términos matemáticos podemos escribir esta ley como: v = Hd ; el significado de cada letra es la siguiente:
v : velocidad
H : constante de Hubble = 80 (km/s)/( megaparsec)
d : distancia
Cuando decimos que el universo se expande estamos hablando de escalas grandes. Las distancias entre cúmulos de galaxias aumentan conforme transcurre el tiempo. A escalas menores no podemos darnos cuenta de la expansión.
El alejamiento de las galaxias que observamos desde la nuestra se puede observar desde cualquier otra galaxia. Un observador en otro lugar vería que todo se aleja en torno suyo, es decir, no hay ningún “centro” o lugar privilegiado en el universo.
MATERIAL
a) Tres metros de resorte tubular
b) Marcadores de diferentes colores
c) Una cinta métrica
d) Hojas de papel milimétrico
DESARROLLO EXPERIMENTAL
1.- Con plumones de colores se hacen 6 marcas a lo largo del resorte. La separación de las marcas es arbitraria. El resorte tubular representa el Universo y las marcas serán consideradas como las posiciones de las galaxias.
2.- Con ayuda de dos compañeros para sujetar el resorte por sus extremos, se coloca en línea recta y sobre el piso el resorte tubular.
3.- Se elige arbitrariamente una de las seis marcas, la cual representará la posición de nuestra galaxia.
4.- Se mide las distancias entre nuestra galaxia y las demás. Se llamará a éstas “distancias iniciales” y las representarás con el símbolo: di. Se anotarán en la tabla 1.
5.- Se estira el resorte hasta que llegue a medir 5m. Esto simulará la “expansión del Universo”. Se mide las nuevas distancias entre nuestra galaxia y las demás. Se llamará a éstas “distancias finales” y se representarán como: df. Se anotarán en la tabla 1.
6.- La diferencia entre las distancias finales y las iniciales (df-di) representará la expansión de nuestro Universo. Se registrarán estos datos en la tabla 1.
7.- Considerando como tiempo de expansión un segundo se podrá calcular la velocidad promedio (v) con que se alejan las galaxias. Se anotarán estos valores en la tabla 1.
RESULTADOS
Como lo hemos dicho, las 6 marcas en nuestro resorte, representa 6 galaxias. En la tabla1 le hemos puesto nombres de galaxias reales y los escribimos en la primera columna. En las demás columnas están las distancias y las velocidades con que se alejan.
Tabla 1
| Galaxias | di (cm) | df (cm) | df-di (cm) | v (cm/s) |
| Vía Láctea | 0 | 0 | 0 | 0 |
| M 51 | 130 | 155 | 25 | 25 |
| Mafeei I | 210 | 250 | 40 | 40 |
| Nube de Magallanes | 170 | 207 | 37 | 37 |
| Andrómeda | 280 | 336 | 56 | 56 |
| Cygnus A | 305 | 367 | 62 | 62 |
Con los datos de la tabla se hace una gráfica de velocidad (v) versus distancia inicial (di) de cada una de las galaxias. El resultado fue una recta cuya ecuación es de la forma: v = mdi la cual tiene la forma de la ecuación de la Ley de Hubble. La “m” de nuestra ecuación es la constante de Hubble (H), de nuestro modelo y su valor fue de 0.2 (cm/s)/cm. La gráfica la anexo en la siguiente hoja.
CONCLUSIONES
Nuestro modelo de Universo fue un resorte tubular colocado en línea recta y nuestras galaxias fueron puntos coloreados sobre el resorte. Al estirar el resorte simulamos la expansión del Universo y obtuvimos datos para hacer una gráfica la cual nos permitió encontrar una ecuación parecida a la de la ley de Hubble. Con esto pudimos entender un poco más la ley de Hubble y que el Universo está en expansión.
BIBLIOGRAFÍA
Fierro, J., El universo. México: CONACULTA. Tercer milenio, 1997.
Maza, J., Astronomía contemporánea. Santiago de Chile: Universidad Católica, 1998.
Allier, A.et al., Manual de experimentos de astronomía. México: UNAM, 2003.
GOLOSARIO
Big Bang.- Modelo de la evolución del cosmos que sugiere que el universo se creó hace quince mil millones de años en un estado de densidad y temperatura extremadamente altas.
Directamente proporcional.- Relación entre dos variables cuya gráfica resulta una recta que pasa por el origen y al dividirlas resulta siempre la misma cantidad.
Estrellas.- Es una esfera de gas incandescente cuya fuente de energía son reacciones termonucleares convirtiendo hidrógeno en helio.
Galaxia Andrómeda.- Es la galaxia espiral más cercana y el objeto celeste más lejano que se pueda observar a simple vista. Pertenece al grupo local y está a una distancia de 2.2 millones de años luz.
Megaparsec.- Unidad de distancia igual a un millón de parsecs.
Parsec.- Unidad de distancia igual a 3.26 años luz.
Unidimensional.- En una sola dimensión.
Muy buena pagina, aunque atmito que el color del muro como q me saco de onda con eso del efecto tribal, mas q nada me mareo un poco, pero el contenido de maravilla, ya habia visto el video de expancion del universo y me agrado mucho, xq es simple pero dotado de informacion, algo asi como el mundo de beakman (ahhh como extraño ese programa) y pues los cuadros te texto de un tono q haga notar mas las letras xq como q negro con azul, pues bueno combina en ropa, pero en el blog deveria de seer un tono q resalte mas el texto y no lastime tanto la vista; algo clasico y simple. o eso pienso yo. de to2 mo2 buen blog
ResponderEliminarGonzález Gutiérrez Gerardo Grupo 603
ResponderEliminarpara mi este experimento me resulto muy bien realizado ya que de una forma simple y con objetos simples, explican un tema que es muy complicado y desconocido hasta cierto punto, por lo que con este vídeo me ayudo a comprender más este tema, además me gusto bastante ya que es un tema desconocido y hace que llame más mi atención por saber más sobre éste por lo mismo.
En lo que respecta a la practica me parecio maravilloso el contenido de ello, solo me gustaria agregar que la expansion del universo es una serie de ciclos que como todo circulo tienen un principio y un final(es en esto de lo que los cientificos se han puesto a trabajar ya que no saben en que ciclo exacto nos ubicamos dentro de la inflacion de este universo), lo que en verdad me resulta interesante son las diversas teorias que se tienen sobre la expansion del universo, ya que como se sabe la "gran red interestelar", es un conjunto de redes que terminan, al final dentro de una oscuridad siniestra, tal es el caso de otras teorias como aquella que plantea el universo como una maquina de burbujas, digamos una teoria de los llamados multi-universos, ya que plantea que un universo se encuentra en una burbuja, la cual a la vez se encuentra en otra, de una manera infinita, y todo este conjunto de burbujas se encuentra a la vez conviviendo con otras burbujas de estas caracteristicas, lo cual tambien al final plantea un espacio negro infinito, es pues esto a lo que he llegado como conclusion, ya que si vemos al espacio(me refiero pues a la materia negra, a este espacio indefinidamente infinitamente no finito) como una superficie plana, digamos algo asi como una tela negra extendida, tendriamos que esta serie de multi-universos a la vez, se ven cojugados con muchos mas de su especie, y a la vez equivaldrian al tamaño de una molecula, y esta molecula sigue en proceso de gemacion o biparticion(si suponemos que al morir las diversas galaxias, se fusionan todos sus elementos, y de ello siguen surgiendo nuevos universos), con lo cual podriamos decir que el universo se encuentra apenas comenzando dentro de todo este espacio infinitamente no finito, practicamente es una molecula en expansion.
ResponderEliminarZarate Zamudio Edgar Francisco 603
Mmmmmm es muy bueno este experimento, particularmente todo los experimentos relacionados con el universo, y este que tiene que ver con la expansión del universo no es la excepción, en un programa de TV vi un documental sobre que se pensaba que el universo se estaba comprimiendo, pero con imágenes al ver la intensidad de luz se dieron cuenta de que era menor y por lo tanto se estaba alejando mas no comprimiendo.Bueno en fin esta es otra forma de comprobar esto.
ResponderEliminarEste experimento me parecio muy simple y facil de realizar, pero muy bien explicado y nos ayuda a comprender un poco mas los movimientos que ocurren fuera de nuestro planeta, es decir la expansion del Universo. Por otro lado, me parece que el blog es una excelente herramienta para nosotros que estamos estudiando y asi entender de una forma sencilla los temas de la materia, y creo que tambien es bueno que se difunda el conocimiento por este medio, ya que asi podremos estar seguros de que la informacion es veridica. Sin embargo, el blog tiene una combinacion de colores que hace las letras se pierdan y cansa la vista despues de un rato de estar dentro de el.
ResponderEliminarCoria Gutierrez Diego Alberto Grupo: 603