nuestro lugar en el universo
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Nuestro lugar en el universo
CONTENIDO
Algunas cosas básicas
De qué está hecho el universo
¿Cómo está organizado el universo? El universo en movimiento
Del big bang al big rip
El origen de los elementos
El origen del Sistema Solar
Un viaje científico por el sistema solar
Exoplanetas: la gran sorpresa Para saber más
Vocabulario básicoEstrella. Cuerpo celeste que emite luz propia. Las estrellas transforman Hidrógeno en Helio por una
reacción termonuclear, produciendo gran cantidad de energía.
Constelación. Agrupación arbitraria de estrellas en el cielo, normalmente realizada desde tiempos antiguos. Las constelaciones suelen ser figuras mitológicas de las distintas culturas.
Cúmulo. Grupo de estrellas cercanas en el espacio.
Galaxia. Agrupación de una gran cantidad de estrellas (miles de millones), que permanecen unidas por su atracción gravitatoria. Nuestro sistema solar está en la galaxia llamada Vía Láctea.
Mancha solar. Región del Sol más oscura debido a que su temperatura es menor.
Meteoro. Pequeña partícula sólida que se quema al caer sobre la Tierra, debido al rozamiento con la atmósfera, produciendo una estela luminosa.
Meteorito. Un meteoro que no llega a evaporarse completamente llegando hasta la Tierra.
Nebulosa. Nube de gas interestelar (hidrógeno), que resulta visible debido a la luz reflejada de otras estrellas
Planeta. Astro relativamente grande que orbita alrededor de una estrella. Los planetas del sistema solar son: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón.
Satélite. Cuerpo que gira alrededor de un planeta. El satélite natural de la Tierra es la Luna. Otros planetas tienen varios satélites naturales. La Tierra tiene más de 1000 satélites artificiales.
¿Cómo es de grande el Universo?
• Hasta hace solo 400 años se pensaba que la Tierra era el centro del
Universo. Y solo en el siglo XX se ha descubierto la verdadera magnitud del
Universo. La Tierra es uno de los planetas que giran alrededor de la estrella
Sol. El Sol es 1.300.000 (un millón trescientasmil) veces más grande que la
Tierra.
• El Sol forma parte de un grupo de estrellas agrupadas en forma de espiral,
que se conoce como la galaxia Vía Láctea. En la Vía Láctea hay
200.000.000.000 (doscientos mil millones) de estrellas.
• En el Universo hay miles de millones de galaxias.
• Desde los tiempos más remotos, los seres humanos han intentado explicar cómo es el Universo.
• Algunos pueblos pensaron que el Universo era plano, otros que la Tierra era plana y que el cielo era una cúpula gigantesca.
• En nuestros días se ha podido ver la Tierra desde el espacio, se ha llegado a la Luna y se han enviado sondas espaciales a diversos planetas.
• Con toda la información con la que contamos en la actualidad, todas estas creencias antiguas nos parecen muy simples.
Un poco de historia
Modelos del Cosmos
De qué está hecho el universo
El universo observable es un inmenso vacío en el que flotan millones de galaxias, constituidas a su vez por millones de estrellas, planetas y nebulosas.
Algunos de estos cuerpos pueden verse a simple vista, otros que son invisibles al ojo humano, se observan con telescopios.
Nebulosa del Cangrejo:composición de 24 imágenes
individuales tomadas por el Telescopio Hubble, NASA,.
Otros (O,C,Fe,etc.)
20%
75%
5%
Hidrógeno
Helio
Además, hay materia que no podemos observar es la materia oscura.
El término "materia oscura" alude a materia cuya existencia no puede ser detectada mediante procesos asociados a la luz, es decir, no emiten ni absorben radiaciones electromagnéticas, así como no interaccionan con ella de modo que se produzcan efectos secundarios observables; esta materia ha sido inferida solamente a través de sus efectos gravitacionales.
Para ver un objeto es necesario que éste emita luz o que refleje la luz cuando es iluminado por otros. Muerte del uni
verso 1
Espectro electromagnético
Cómo sabemos de qué elementos está hecha una estrella
El espectro electromagnético
Aumento de energía
La luz es la radiación del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos.
Pero hay muchas radiaciones que nuestros ojos no ven
¿Luz que no vemos?
volver
En el universo medimos las distancias en años-luz: distancia que recorre la luz en un año, viajando a 300.000 km/s.
Cómo está organizado el universo
Cómo son las estrellas
• Las estrellas son cuerpos esféricos y luminosos que se forman por la concentración de nubes de polvo interestelar y de gas.
• Estos astros están constituidos por gases, a temperatura muy elevada.
• Las estrellas son de colores muy diferentes; según su temperatura son azules, blancas, rojas, amarillas, etc.
• Tanto el brillo como la temperatura dependen de su masa.
La Vía Láctea
Vivimos en la periferia de una galaxia
Nuestro lugar en el Universo
La Tierra El Sistema Solar
La Vía Láctea
Grupo Local
Vídeo: Zoom-Tierra
La Vía Láctea vista desde la Tierra
Los cúmulos de galaxias
Vivimos en un Universo lleno de galaxias
Grupos pequeños: Nuestra región “el Grupo Local”
¿Cómo se distribuyen?
Grupos grandes: Cúmulos de galaxias
¿Cómo se distribuyen?
La luz tarda millones de años en atravesarlos
Cómo está organizado el universo
13.700 millones de
años-luz
La Vía Láctea
OBSERVACIÓN DE GALAXIAS
Con telescopios en la Tierra
Pequeña Nube de Magallanes
Gran Nube de Magallanes
A simple vista
Las nubes de Magallanes
Con telescopios desde el espacio
Hubble Space Telescope Telescopio espacial
El Universo en movimiento
Según Newton • Los cuerpos se atraen,
tanto más cuanto más próximos estén y mayor sea su masa.
La fuerza de la gravedad según Newton
Gravitación universal
Velocidad de escape
El Universo en movimiento
• La curvatura del espacio-tiempo es lo que produce la gravedad.
• El Sol deforma el espacio-tiempo y por eso la Tierra gira a su alrededor
La fuerza de la gravedad según Einstein
Los agujeros negros
• Son concentraciones de materia de altísima densidad.
• Su campo gravitatorio es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de él.
• Conocemos su existencia por la radiación emitida por la materia al acelerar, justo antes de caer en el agujero negro
Fin del Universo 2
BIG BANG (El País)
El universo se originó hace unos 13.700 millones de años en una gran explosión
• ¿Cuál es la edad del universo?
Del big bang al big rip
• ¿Cómo sabemos que las galaxias se alejan?
Efecto Doppler
Cómo surgió la idea del big bang
Conclusión: si las galaxias se alejan unas de otras, cabe pensar que en el pasado estuvieron más cerca y que en el principio toda la materia estaba concentrada en una zona muy pequeña.
Cuando los astrónomos analizaban la luz que nos llegaba desde las galaxias, comprobaban que las líneas del espectro que representan los diferentes elementos químicos aparecían desplazadas hacia la zona roja del espectro, lo que significaba que las galaxias se estaban alejando unas de otras.
La confirmación del Big Bang• En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson, que
trabajaban para la Compañía de Teléfonos Bell, de Estados Unidos, realizando experimentos con un radiotelescopio muy sensible, captaron sin querer una interferencia de microondas, que les llegaba desde todas partes, no importaba hacia donde apuntaban el aparato. Luego de descartar las posibilidades de mal funcionamiento del equipo, presencia de excrementos de palomas e interferencias naturales producidas por el Sol y nuestra Galaxia, llegaron a la conclusión que la radiación que recibían tenía un origen astronómico natural y que correspondía a la radiación (luz) que emitiría un objeto con una temperatura de 270 grados C bajo cero (3 K), al borde del cero absoluto. No podía ser otra cosa que el resplandor del Big Bang,. Se le llamó: Fondo Cósmico de Microondas.
El fondo cósmico de microondas
400000 años
Tiempo
hoy
Sus descubridores
Arno Penzias
Robert Wilson
Mapa Fondo Cósmico de Microondas: sondaWMAP
Diferencias en la temperatura de la radiación cósmica de fondo observadas por los instrumentos de la sonda wmap.
•Manchas de color rojo representan regiones de temperatura más caliente que el promedio.•Manchas de color azul representan regiones de temperatura más fría que el promedio.
Muerte del Universo 5
El big bang y la historia del universo
DVD
MATERIA Y FUERZAS
• La materia está formada por átomos• Los átomos están formados de
– Electrones– Núcleos: Protones y Neutrones
•Los protones y neutrones están formados de QUARKS
• Los electrones son clave para entender la FUERZA ELÉCTROMAGNÉTICA
Átomo núcleo protón quarks
1. Inflación: big bang
2. Formación de la materia:
• Partículas subatómicas: electrones, quarks y fotones• Al cabo de 3 minutos, baja la temperatura y se forman
los protones y neutrones a partir de los quarks
3. Los primeros átomos: al cabo de 300.000 años se forman los primeros átomos (hidrógeno y helio)
4. El encendido del universo: al formarse los átomos los fotones pueden viajar libremente por el espacio: surge la radiación cósmica de fondo.
5. Formación de las estrellas y galaxias: al cabo de 400 millones de años.
6. La energía oscura: al cabo de 9.000 millones de años, las galaxias se aceleran. Se cree que se debe a la acción de una energía de naturaleza aún desconocida.
EL CERN:EL CERN:El mayor laboratorio del
mundo
EL modelo del big bang a pruebahoy
¿CUÁL PUEDE SER EL FUTURO DEL UNIVERSO?
Fin del universo 4
El misterio de la energía oscura
La materia-energía en el universo
leer
El origen de los elementos
La fusión nuclear
• En las reacciones de fusión, como en el Sol, dos átomos ligeros se fusionan para producir un átomo mayor, liberándose mucha energía.
• La temperatura del proceso es de unos 150 millones de grados, encontrándose la materia en el estado de “Plasma”.
Las estrellas y los elementos químicos
Las Pléyades
hidrógeno
helio
Elementos químicos y evolución estelar
hidrógeno
helio
carbono
Somos polvo de estrellas
¿Cómo se formaron el sol y los planetas? (I)
•La nebulosa solar primitiva comenzó a contraerse debido a la explosión de una estrella cercana (supernova) y adquiere forma de disco.•En el centro de la nebulosa, las partículas chocan y aumenta la temperatura.
•Los núcleos de hidrógeno se fusionan y forman helio
¡HA NACIDO UNA ESTRELLA!
¿Cómo se formaron el sol y los planetas? (II)
•El disco está más caliente en el centro porque hay mayor densidad de partículas
•En cada zona del disco comienza a crecer un planeta atrayendo la materia más cercana
•Se forman los planetas, y con el material sobrante, se forman los satélites a excepción de la luna.
Origen Planetas
¿Cómo se formó la luna?
•La luna se formó por la colisión de un planeta menor contra la tierra.
•La composición de las rocas lunares y terrestres así lo indican.
La evolución de las estrellas
La vida de las estrellas pasa por distintas fases:
• Si la estrella es de tamaño medio (como el Sol) se va expandiendo hasta convertirse en una gigante roja, que cuando se le agote el hidrógeno y el helio se convertirá en una enana blanca, y después en una enana negra.
• Si la estrella es grande y densa (cinco veces la masa del Sol), dará lugar a una supergigante roja y terminará su vida como una supernova.
• Si se trata de una estrella muy grande y muy densa, después de convertirse en supernova, dará lugar a un agujero negro.
03
Estrella enanaSupernovas
Un ciclo sin fin: nacer …
… y morir
…para volver a nacer
Curso de astronomía
Un viaje científico por el sistema solar
Viaje infantil por el sistema solar
Astronomía para niñas y niños aprende sobre el sistema solar viaje por el sistema solar
Satélite Galileo
Exoplanetas
Primera imagen directa
confirmada de un planeta
extrasolar.
La toma, reproducida aquí en falso
color, fue captada en el infrarrojo
por el Very Large Telescope.
El cuerpo central (azul) es la
enana marrón 2M1207, tiene un
compañero de masa planetaria
(rojo), 2M1207b.
Exoplanetas
• Las estrellas son astros que emiten luz propia debido a las reacciones nucleares que se producen en su interior. Sin embargo, los planetas apenas emiten radiación propia, por lo que para observarlos deberíamos recoger la luz que reflejan procedente de la estrella. Pero el brillo de la estrella hace que sea muy difícil observar la luz emitida por un planeta girando a su alrededor.
• Además, dada la dificultad que presentan las observaciones directas, los primeros intentos de búsqueda de planetas que han dado resultado se han basado en observaciones indirectas.
• Los métodos utilizados hasta el momento y que han producido los primeros resultados se basan en las perturbaciones gravitatorias causadas por los planetas sobre las estrellas y en el tránsito del planeta por delante de la luz de la estrella.
• En el futuro, gracias a nuevos telescopios situados en tierra y a nuevos observatorios espaciales, seremos capaces de recoger luz procedente directamente de los planetas para obtener imágenes. A partir de ahí, con la ayuda de la espectroscopia, podremos conocer cuáles son los componentes principales de las atmósferas o las superficies de los planetas.
Condiciones para la vida en los planetasLa aparición de exoplanetas ha reabierto el debate en torno a la posible existencia de vida más allá del Sistema Solar. La vida, parece requerir energía, carbono, agua líquida y una atmósfera. Es necesario mucho tiempo para evolucionar hacia formas de vida complejas.
La circunstancias que favorecen el desarrollo y la permanencia de una vida compleja en una planeta son, entre otras:
– La distancia del planeta a la estrella.
– Una gravedad suficiente en el planeta.
– Un núcleo metálico fundido.
– La presencia de un satélite grande.
– El tiempo de vida de la estrella.
– La existencia de planetas gigantes cercanos.
– La situación dentro de la Vía Láctea.
También podría suceder que existieran formas de vida capaces de habitar planetas de condiciones muy diferentes a las del nuestro.
PARA SABER MÁS:
www.astromia.com: Astronomía educativa
www.caosyciencia.com: Animaciones y otras cosas
www.astroverada.com: Interesante página con un capítulo dedicado a los conceptos teóricos
http://ciencia.nasa.gov/: Noticias de Astronomía, Ciencias de la tierra, Física….
www.solociencia.com: Portal de Ciencia y Tecnología en español
www.astro-web.es : Blog que recoge noticias sobre astronomía y astrofísica.
http://perso.wanadoo.es/silesma/index.htm : Página web con información exhaustiva sobre exoplanetas
http://www.caosyciencia.com/visual/video.php?id_vid=102Enlace a'The Bottle to Bang' la botella al bang con subtítulos en
españolOriginal http://cdsweb.cern.ch/record/1125472
Video: En el espacio 1: el universo infinitoVer en youtube: En el espacio 2: De cero a infinito