guia de l'autoestopista galàctic
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Guia de l’autoestopista galàctic
Ramon OliverDepartament de Física
Universitat de les Illes Balears
Setmana de la Ciència i la Tecnologia — 2008
2Resumen
Haremos un paseo por el Universo
Aprenderemos algunos conceptos astronómicos básicos
Planeta
EstrellaGalaxia
Gigante roja
Enana blanca
Vía Láctea
ConstelaciónAgujero negro
El Cosmos:desde lo más lejano a
lo más cercano
4¡Galaxias por todas partes!
Imagen de un pequeño trozo de cielo
¿Cuántas galaxias hay en el Universo?
Respuesta: unos 70millones
5Galaxias
Los objetos más grandes del Universo son las galaxias
Una galaxia es una agrupación de estrellasy nubes de gas y polvo
¿Cuántas estrellas hay en una galaxia?
Respuesta: unos100.000 millones
6Galaxias
El número de estrellas en una galaxia es tan elevado que parece que las galaxias son objetos “sólidos”• Sin embargo, prácticamente son espacio vacío
7Galaxias, galaxias, galaxias, …
8Nuestro lugar en el Universo
ly = light-year
1 año-luz ~ 10 billones de km
9Nuestro lugar en el Universo
Vía Láctea
10Nuestra galaxia: la Vía Láctea
Sol
100.000 años-luz
1 año-luz ~ 10 billones de km
Sol
Nuestra galaxia tiene unos 100.000 millones de estrellas
¿Tamaño de la galaxia?
¿Dónde estamos?
11Nuestro lugar en la Vía Láctea
Sol
12Nuestro lugar en la Vía Láctea
13Nuestro lugar en la Vía Láctea
14¡Ya llegamos!
La estrella más cercana se halla a unos 4 años-luz• Las galaxias son prácticamente espacio vacío
15¡Hemos llegado!: el Sistema Solar
El Sistema Solar está formado por:
• El Sol
• Objetos que giran alrededor del Sol (planetas, planetas enanos, asteroides, cometas, …)
• Objetos que giran alrededor de éstos (satélites, por ejemplo la Luna)
16Los ocho planetas
JÚPITER
SATURNO
URANO NEPTUNO
PLUTÓN
MERCURIO
VENUS
TIERRA
MARTE
SO
L
17Foto de familia del Sistema Solar
18El cielo nocturno
La mayor parte de los astros que vemos a simple vista son estrellas de nuestra galaxia
19Constelaciones
Una constelación es una agrupación visual de un conjunto de estrellas que se presentan juntas desde nuestro punto de vista
20Constelación de Orión (el cazador)
Desde otro lugar de la galaxia la constelación de Orión tiene un aspecto muy diferente
Las estrellas que la componen pueden quedar en lados opuestos del firmamento
21Constelación de Orión (el cazador)
22El cielo nocturno
También observamos galaxias y la propia Vía Láctea• Nuestra posición en la Vía Láctea sólo nos
permite verla como una banda de luz (¡con zonas oscuras!)
Vía Láctea
Nubes de
Magallanes
(galaxias enanas)
23La Vía Láctea
El brillo de la Vía Láctea no es uniforme…
¿A qué se deben las zonas oscuras?:
a. Hay un déficit de estrellas
b. En estas regiones las estrellas son menos brillantes
c. Las estrellas están tapadas por “algo”
¿A qué se deben las zonas oscuras?:
a. Hay un déficit de estrellas
b. En estas regiones las estrellas son menos brillantes
c. Las estrellas están tapadas por “algo”
¡Bienvenidos al zoo!
25Nubes moleculares
La Vía Láctea contiene nubes de gas (H2) y polvo que ocultan las estrellas que se encuentran detrás • En estas nubes tiene lugar el nacimiento de nuevas
estrellas
Distancia: 500 años-luz
Tamaño: 8 años-luz
Masa de las nubes moleculares:hasta 106 M☉
26Nubes moleculares y formación estelar
Dentro de la nube se ha formado una estrella (no es visible)
Ésta es responsable de un chorro de material que ha abierto un hueco en la nube
Distancia: 600 años-luzTamaño: 1 año-luz
27Formación estelar
Las estrellas acaban “erosionando” y “evaporando” la nube en la que se han formado
En esta imagen, una o más estrellas fuera de la imagen (arriba) han creado estos pilares, en cuyo extremo hay estrellas en formación
28Estrellas jóvenes
Las Pléyades son un ejemplo típico de un grupo de estrellas jóvenes (cúmulo abierto)
Quedan restos de la nube a partir de la
que se formaron las
estrellas
29Más nebulosas
Las nebulosas de emisión (color rojo) y de reflexión (azul) se encargan de darle color a la galaxia
Están relacionadas con regiones de formación
estelar
30La vida de las estrellas
No todas las estrellas son iguales
31
2.5 M☉ 2.5 R☉
T = 9.500 K
1.5 M☉ 1.5 R☉
T = 7.000 K
12 M☉ 8 R☉
T = 30.000 K
Color, temperatura superficial, masa, …
120 M☉ 15 R☉
T = 50.000 K
1 M☉ 1 R☉
T = 6.000 K
0.7 M☉ 0.7 R☉
T = 5.000 K
0.5 M☉ 0.6 R☉
T = 3500 K
M < 0.08 M☉ límite subestelar
Enanas marrones
Tras el nacimiento de una estrella:
32Evolución estelar
Las estrellas sufren variaciones en su color y temperatura superficial a lo largo de su vida• Pasan por distintas fases, de las cuales la más apacible y
duradera es la que llamamos secuencia principal
El camino evolutivo de una estrella depende sobre todo de cuál es su masa al nacer
El tiempo de vida de una estrella depende de su masa inicial• El tiempo de vida varía de forma inversamente
proporcional a la masa al cubo
• 2 M☉ ⇒ tiempo de vida 23 = 8 veces menor que el del Sol
• 10 M☉ ⇒ tiempo de vida 1.000 veces menor que el del Sol
33Evolución estelar (I)
El Sol pasará 10.000 millones de años en la secuencia principal (ya lleva 5.000) y 1.000 millones de años como gigante roja
Nacimiento
Secuencia principal
Gigante roja
Nebulosa planetari
a
Enana blanca
0.75 M☉ < M* < 5 M☉
M* < 1.4 M☉
La fase de nebulosa planetaria dura unos
50.000 años solamente
34Nebulosa planetaria y enana blanca
Enana blanca
Masa < 1.44 M☉
Radio RTierra
Densidad 106 - 107 g/cm3
35Nebulosa planetaria y enana blanca
36Nebulosas planetariaaaaaas
37Evolución estelar (II)
Las estrellas más masivas tienen una vida mucho más corta y una muerte mucho más espectacular
Después de la secuencia principal su tamaño crece enormemente y sufren variaciones “rápidas” de temperatura superficial
Su vida acaba con una gran explosión en la que se eyecta la mayor parte del gas de la estrella SUPERNOV
A
38Evolución estelar (II)
Nacimiento
Secuencia principal
Gigante roja
Nebulosa planetari
a
Enana blanca
0.75 M☉ < M* < 5 M☉
M* < 1.4 M☉
Supergigante
Supernova
Estrella de neutrones
o
agujero negro
M* > 5 M☉
39Supernova
Las supernovas son eventos que rara vez se aprecian a simple vista
Algunas son tan luminosas que su brillo supera al de la galaxia en la que se hallan
Unas semanas después
de la explosió
n
Supernova en la
nube grande
de Magallan
es
40Resto de supernova
La nebulosa del Cangrejo es el remanente de la supernova del año 1.054• Es una de las pocas supernovas de nuestra galaxia
de las que tenemos constancia
Resto de la supernova de
la nube grande de Magallanes
41Objetos compactos
Una explosión de supernova no siempre destruye completamente la estrella y entonces queda un residuo:• Estrella de neutrones• Agujero negro
Son objetos muy compactos (más incluso que las enanas blancas)
1.44 M☉ < M < 3 M☉
Radio 30 kmDensidad 1013 - 1015 g/cm3
M > 8 M☉
Radio = ?Materia comprimida en un estado desconocido
Estrella de neutrones
Agujero negro
42Estrella de neutrones
Púlsar (“pulsating star”) de la nebulosa del Cangrejo Eje de rotación
Haz de radiación
Haz de radiación
43Agujero negro
44Agujero negro
Se pueden detectar gracias a la emisión del material que cae sobre ellos
Composición artística de un agujero negro
acretando material de su
estrella compañera
46Los (¿ocho o nueve?) planetas
Los planetas giran alrededor del Sol• La órbita de Plutón es bastante peculiar
47Asteroides
Objetos rocosos demasiado pequeños para ser considerados planetas• El mayor (Ceres) tiene un
diámetro de unos 1.000 km• Orbitan alrededor del Sol
en un cinturón
48Cometas
También son objetos que giran alrededor del Sol• Son conglomerados de hielo y roca de unos pocos
km que desarrollan una cola al acercarse al Sol
49Cometas
Provienen del cinturón de Kuiper y la nube de Oort
50¡Y por fin, Plutón!
Para empezar, no es un único objeto, sino dos• Están acompañados por al menos dos más de
menor tamaño
Plutón y Caronte
comparados con los EEUU
2.274 kilómetros
1.172 kilómetros
51¡Y por fin, Plutón!
Desde 1992 se han ido descubriendo objetos similares a Plutón en el cinturón de Kuiper• También se denominan objetos trans-Neptunianos
(TNOs)Tamaño de Plutón, Caronte y los mayores TNOs conocidos
¿Cuántos planetas hay en el Sistema Solar?
53La organización del Universo
El Universo está dominado por la presencia de galaxias
Creemos que el
Universo contiene unos 70
millones de galaxias
54Galaxias
Las galaxias son agrupaciones de estrellas• Una galaxia tiene unos 100.000 millones de
estrellas
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