Otro gran misterio es el origen del Universo. Las primeras teorías sostenían que el universo siempre ha existido y siempre existirá, pero no demasiados científicos sostienen esa teoría actualmente. Esto se debe a la abrumadora evidencia de que el Universo se está expandiendo.
Isaac Newton hizo extensos estudios de la luz. Él brilló la luz del sol a través de un prisma para descubrir lo que causa el color. Él descubrió que la luz blanca está compuesta en realidad de todos los diferentes colores de luz. La luz se dobla cuando brilló a través de un vaso hecho en forma de prisma. Diferentes colores doblar en ángulos diferentes. Newton llamó a esto “refrangibilidad”. Esto sucede porque los diferentes colores de luz son diferentes longitudes de onda, y las longitudes de onda diferentes doblar en ángulos diferentes haciendo que la luz blanca a separarse en sus colores constituyentes.
Dos siglos más tarde, muchos avances se habían producido en los campos de la astronomía, la física y la óptica. Los científicos podrían brillar la luz de una estrella individual a través de un prisma y registrar el patrón hecho por la separación de colores. Esto se llama “espectrografía.” Una gran cantidad de información sobre un objeto emisor de luz se pueden derivar de él es espectros de análisis, tales como de qué está hecho, o qué tan rápido se está moviendo en relación a la Tierra.
Si una estrella se está alejando de la Tierra, el patrón de luz en él es espectrógrafo tendrá un cambio mensurable hacia longitudes de onda mayores, que son de color rojo. Esto se cree que es el resultado del efecto Doppler. Cada ola se inicia un poco más lejos que la anterior oleada, haciendo que aparecen estiradas, o de un color rojizo. Un cambio hacia las longitudes de onda azules o menos indica una estrella que se mueve hacia la Tierra.
Trescientos años después de Galileo comenzó a utilizar un telescopio, los astrónomos observaron objetos borrosos que busca no parecerse a las estrellas. Los llamaron “nebulosas espirales”. Edwin P. Hubble fue el primer astrónomo en declarar que estas nebulosas eran en realidad galaxias como nuestra propia Vía Láctea, galaxia manera, cada una con cientos de miles de millones de estrellas. Desde 1919 hasta su muerte en 1953, Hubble trabajó en el observatorio del Monte Wilson en California. Monte Wilson tenía el telescopio Hooker de 100 pulgadas, que era el más grande del mundo hasta 1948.
Para encontrar la distancia a las galaxias, se desarrolló un método implican un tipo de estrella conocido como “variable cefeida”. Una estrella cefeida varía es el brillo en un ciclo regular. Comparando el brillo aparente y tiempo de ciclo de las estrellas cefeidas que la distancias son conocidas por otros métodos, la distancia a una galaxia puede ser estimada con precisión.
En los años 1910 y 1920, otros astrónomos habían medido el desplazamiento al rojo de las nebulosas espirales muchos antes de que fueran clasificados como galaxias. Hubble también hizo su propio desplazamiento al rojo las mediciones para encontrar la velocidad de estas galaxias. En 1929 Hubble comparó las distancias de las galaxias a la velocidad a la que se estaban alejando de la Tierra, y se encontró una correlación directa y muy coherente: cuanto más una galaxia de la Tierra, más rápido se alejan. Esta relación es tan consistente a lo largo del cielo, que ahora se conoce como Ley de Hubble. Hubble llegó a la conclusión de que la relación entre la velocidad y la distancia que significa que el Universo se está expandiendo. Las mediciones del Hubble fueron la primera evidencia observada de un universo en expansión, que fue propuesto por primera vez en 1927 por el científico belga Georges Lemaitre, que incorpora la teoría de la relatividad de Einstein en su modelo.
La evidencia de un universo en expansión llevado a los cosmólogos a comenzar a rastrear la historia del Universo. Si el Universo se está expandiendo hacia el exterior y el enfriamiento ahora, de lo que debe haber sido más denso y más caliente más atrás en el tiempo. En ruso-estadounidense de la década de 1940 el físico George Gamow desarrolló la idea de una explosión de calor de la materia y la energía en el momento del origen del Universo. Esta teoría fue apodado “The Big Bang Theory”. Gamow predijo que habría un uniforme de los restos de radiación cósmica de fondo de esta explosión primordial. En 1965, débiles ondas de radio isotrópico fueron descubiertas por los físicos que trabajan en los laboratorios Bell. Esta radiación cósmica de fondo es ahora una prueba de que la teoría del Big Bang es probablemente cierto.
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