Tarea del Explorador de Evidencia del Big Bang Alineación con los Estándares: * Expectativa de Desempeño: HS-ESS1-2 * Declaraciones de Evidencia: Los estudiantes identifican y describen la evidencia para construir la explicación, incluyendo la composición de las estrellas, la proporción de hidrógeno-helio de las estrellas y los gases interestelares, el desplazamiento al rojo de la mayoría de las galaxias y la relación desplazamiento al rojo vs distancia, y la existencia de radiación de fondo cósmica. * Práctica de Ciencia e Ingeniería: Construir Explicaciones y Diseñar Soluciones * Ideas Centrales Disciplinarias: ESS1.A: El Universo y sus Estrellas; PS4.B: Radiación electromagnética * Concepto transversal: Energía y materia Enlace de simulación: Explorador de evidencia del Big Bang ## Introducción En 1929, Edwin Hubble publicó un artículo que demostraba que el universo se está expandiendo. Décadas más tarde, los científicos descubrieron la radiación cósmica de fondo de microondas y midieron cuidadosamente la abundancia de elementos en el universo. Estos tres pilares de evidencia —el corrimiento al rojo, el fondo cósmico de microondas y la composición de la materia— forman la base de la teoría del Big Bang. En esta tarea, utilizarás la simulación Explorador de evidencia del Big Bang para recopilar datos y construir una explicación del origen y la expansión del universo. ## Parte 1: Corrimiento al rojo y el universo en expansión Navega a la pestaña Universo en expansión (corrimiento al rojo) en la simulación. Esta sección modela la observación de galaxias distantes. 1. Observa y recopila datos: * Ajusta el control deslizante “Tiempo (Expansión)” a su valor mínimo (1). Haz clic en una galaxia en el modelo visual para observar su espectro de luz. * Mueve lentamente el control deslizante hacia la derecha para simular la expansión del universo a lo largo del tiempo. Observa qué sucede con las líneas verticales (el espectro) en el cuadro “Espectro de luz de la galaxia”. * Registra datos para al menos cinco galaxias diferentes a varias distancias haciendo clic en el botón “Registrar datos”. 2. Analiza los datos: * Observa el gráfico “Datos de la Ley de Hubble”. Describe la relación entre la distancia de una galaxia al observador y su velocidad. * ¿Qué indica el desplazamiento de las líneas espectrales hacia el extremo rojo del espectro acerca del movimiento de las galaxias con respecto a la Tierra? 3. Sintetiza: ¿Cómo proporciona la relación que describiste en la pregunta 2 evidencia de que el universo se está expandiendo desde un estado más pequeño y denso en el pasado? ## Parte 2: Composición de la materia Navegue a la pestaña Composición de la materia. La teoría del Big Bang predice que el universo primitivo era increíblemente caliente y denso, lo que permitió un breve período de fusión nuclear antes de que existieran las estrellas. 1. Analizar muestras: * Seleccione la “Nube de gas primordial” del menú desplegable y haga clic en la muestra para analizarla. Registre el porcentaje de masa de hidrógeno y helio. * Repita este proceso para la “Estrella antigua (Población II)” y la “Estrella joven (Población I)”. 2. Comparar y contrastar: * ¿En qué se diferencia la composición de la Nube de gas primordial de la composición de las estrellas? * La teoría del Big Bang predice que la materia inicial en el universo debería ser aproximadamente 75 % hidrógeno y 25 % helio en masa. ¿Los resultados de la simulación para la nube primordial coinciden con esta predicción? 3. Sintetizar: Explica cómo la proporción observada de hidrógeno a helio en las regiones más antiguas y menos perturbadas del universo (como las nubes de gas primordiales) apoya la idea de un universo primitivo, increíblemente caliente y denso. ## Parte 3: Fondo Cósmico de Microondas (CMB) Navega a la pestaña Fondo Cósmico de Microondas. El CMB se describe a menudo como el “resplandor posterior” del Big Bang. 1. Observa el cambio: * Comienza con el control deslizante “Tiempo desde el Big Bang” en el extremo izquierdo (~380.000 años). Registra la temperatura aproximada y la longitud de onda pico de la radiación. * Mueve lentamente el control deslizante hacia la derecha, avanzando el tiempo hacia el presente (13.800 millones de años). Describe qué sucede con la temperatura del universo y la longitud de onda pico de la radiación de fondo. 2. Conecta la expansión y la temperatura: A medida que el universo se expande (representado por la caja que crece y las ondas que se estiran), ¿por qué baja la temperatura? Utiliza el concepto transversal de Energía y Materia en tu explicación. 3. Sintetizar: Según la Teoría del Big Bang, el universo estuvo alguna vez lleno de un plasma uniforme e increíblemente caliente que emitía una radiación intensa y de alta energía. ¿Cómo el descubrimiento del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), una radiación de microondas débil e increíblemente fría (2,7 Kelvin) que llena todo el espacio, sirve como una “reliquia” o “fósil” que apoya esta teoría? ## Parte 4: Construyendo la Explicación Final Utilizando la evidencia que recopilaste de las tres pestañas (Corrido al Rojo, Composición de la Materia y CMB), construye una explicación científica completa de la Teoría del Big Bang. Tu explicación debe: * Enunciar la premisa central de la Teoría del Big Bang (que el universo se está expandiendo y alguna vez fue mucho más caliente y denso). * Describir explícitamente cómo el corrimiento al rojo de las galaxias proporciona evidencia de un universo en expansión. * Explicar cómo la composición medida de la materia temprana (hidrógeno y helio) apoya la teoría de un estado temprano caliente y denso. * Describir cómo el fondo cósmico de microondas actúa como radiación remanente del universo temprano. * Demuestra tu razonamiento conectando estas tres piezas independientes de evidencia astronómica para respaldar la única y unificadora Teoría del Big Bang.