ACTIVIDADES OBLIGATORIAS: 17 18 50 67 2 15 20 45 61 51 60 62
ÍNDICE
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9. Tipos de materia y radiaciones 10. Destino del Universo 11. Estructura del Universo 12. Estrellas. Tipos de estrellas. Evolución estelar 13. Galaxias 1. Tipos de galaxias 2. La Vía Láctea 3. Animaciones 14. Nebulosas 15. Ideas fundamentales 16. Actividades de repaso |
1. Conocimientos previos
2. ESQUEMAS
3. PRESENTACIONES
5. CONTENIDOS ANIMADOS
6. UNIVERSO. COMPOSICIÓN Y ORIGEN
El Universo es todo, sin excepciones.
Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. Es muy grande, pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia, el universo es, sobre todo, espacio vacío.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos,
Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. Es muy grande, pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia, el universo es, sobre todo, espacio vacío.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos,
además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad.
La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas ... Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:
La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas ... Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:
| Símbolo | Elemento químico | Átomos |
| H | Hidrógeno | 1.000.000 |
| He | Helio | 63.000 |
| O | Oxígeno | 690 |
| C | Carbono | 420 |
| N | Nitrógeno | 87 |
| Si | Silicio | 45 |
| Mg | Magnesio | 40 |
| Ne | Neón | 37 |
| Fe | Hierro | 32 |
| S | Azufre | 16 |
6.1. Nuestro lugar en el Universo
Nuestro mundo, la Tierra, es minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia que tiene 100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.
6.2. La formación del Universo
La teoría del Big Bang explica cómo se formó
Dice que hace unos 15.000 millones de años la materia tenía una densidad y una temperatura infinitas. Hubo una explosión violenta y, desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.
El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante, pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica.
El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante, pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica.
Desde sus orígenes, la especie humana ha observado el cielo. Primero, directamente, después con instrumentos cada vez más potentes.
Las antiguas civilizaciones agrupaban las estrellas formando figuras. Nuestras constelaciones se inventaron en el Mediterráneo oriental hace unos 2.500 años. Representan animales y mitos del lugar y la época. La gente creía que los cuerpos del cielo influían la vida de reyes y súbditos. El estudio de los astros se mezclaba con supersticiones y rituales.
Las antiguas civilizaciones agrupaban las estrellas formando figuras. Nuestras constelaciones se inventaron en el Mediterráneo oriental hace unos 2.500 años. Representan animales y mitos del lugar y la época. La gente creía que los cuerpos del cielo influían la vida de reyes y súbditos. El estudio de los astros se mezclaba con supersticiones y rituales.
Las constelaciones que acompañan la trayectoria del Sol, la Luna y los planetas, en la franja llamada zodíaco, nos resultan familiares: Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpión, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis.
Momento
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Suceso
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Big Bang
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Densidad infinita, volumen cero.
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1 seg.
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10.000.000.000 º. Universo tamaño Sol
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300.000 años
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Átomos. Universo transparente
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1.000.000 años
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Gérmenes de galaxias
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100 millones de años
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Primeras galaxias
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1.000 millones de años
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Estrellas. El resto, se enfría
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5.000 millones de años
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Formación de la Vía Láctea
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10.000 millones de años
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Sistema Solar y Tierra
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ANIMACIONES UNIVERSO
7. INSTRUMENTOS DE OBSERVACIÓN
A principios del siglo XVII se inventó el telescopio. Primero se utilizaron lentes, después espejos, también combinaciones de ambos. Actualmente hay telescopios de muy alta resolución, como el VLT, formado por cuatro telescopios sincronizados.
El telescopio espacial Hubble (HST), situado en órbita, captura y envía imágenes y datos sin la distorsión provocada por la atmósfera.
Los radiotelescopios detectan radiaciones de muy diferentes longitudes de onda. Trabajan en grupos utilizando una técnica llamada interferometría.
La fotografía, la informática, las comunicaciones y, en general, los avances técnicos de los últimos años han ayudado muchísimo a la astronomía.
Gracias a los espectros, producidos por la descomposición de la luz, podemos conocer información detallada sobre la composición química de un objeto. También se aplica al conocimiento del Universo.
Un hallazgo reciente, las lentes gravitacionales, aprovechan el hecho de que los objetos con masa pueden desviar los rayos de luz. Si se localiza un grupo de cuerpos con la configuración apropiada, actúa como una lente potentísima y muestra, en el centro, objetos distantes que no podríamos ver.
Gracias a los espectros, producidos por la descomposición de la luz, podemos conocer información detallada sobre la composición química de un objeto. También se aplica al conocimiento del Universo.
Un hallazgo reciente, las lentes gravitacionales, aprovechan el hecho de que los objetos con masa pueden desviar los rayos de luz. Si se localiza un grupo de cuerpos con la configuración apropiada, actúa como una lente potentísima y muestra, en el centro, objetos distantes que no podríamos ver.
Las estrellas que se pueden observar en una noche clara forman determinadas figuras que llamamos "constelaciones", y que sirven para localizar más fácilmente la posición de los astros. En total, hay 88 agrupaciones de estrellas que aparecen en la esfera celeste y que toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u objetos. Este término también se refiere a áreas delimitadas de la esfera celeste que comprenden los grupos de estrellas con nombre.
Los dibujos de constelaciones más antiguos que se conocen señalan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 4000 a.C. Los sumerios le dieron el nombre a la constelación Acuario, en honor a su dios An, que derrama el agua de la inmortalidad sobre la Tierra. Los babilonios ya habían dividido el zodíaco en 12 signos iguales hacia el 450 a.C.
Los dibujos de constelaciones más antiguos que se conocen señalan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 4000 a.C. Los sumerios le dieron el nombre a la constelación Acuario, en honor a su dios An, que derrama el agua de la inmortalidad sobre la Tierra. Los babilonios ya habían dividido el zodíaco en 12 signos iguales hacia el 450 a.C.
Radiotelescópio Nave espacial
satélite
telescopio espacial telescopio óptico terrestre de grandes dimensiones
telescopio óptico reflector telescopio óptico refractor
ACTIVIDADES SOBRE INSTRUMENTOS Y EXPLORACIÓN DEL UNIVERSO
ANIMACIONES
8. UNIDADES DE MEDIDA
Conceptos básicos
Masa: es la cantidad de materia de un objeto.
Volumen: es el espacio ocupado por un objeto.
Densidad: se calcula dividiendo la masa de un objeto por su volumen.
Temperatura: la cantidad de calor de un objeto. La temperatura más baja posible en el Universo es de 273 ºC bajo cero (0º Kelvin), que es no tener ningún tipo de energía.
Volumen: es el espacio ocupado por un objeto.
Densidad: se calcula dividiendo la masa de un objeto por su volumen.
Temperatura: la cantidad de calor de un objeto. La temperatura más baja posible en el Universo es de 273 ºC bajo cero (0º Kelvin), que es no tener ningún tipo de energía.
8.1. Unidades para medir distancias
Medir el Universo es complicado. A menudo no sirven las unidades habituales. Las distancias, el tiempo y las fuerzas son enormes y, como es evidente, no se pueden medir directamente.
Para medir la distancia hasta las estrellas próximas se utiliza la técnica del paralaje. Se trata de medir el ángulo que forman los objetos lejanos, la estrella que se observa y la Tierra, en los dos puntos opuestos de su órbita alrededor del Sol.
El diámetro de la órbita terrestre es de 300 millones de kms. Utilizando la trigonometría se puede calcular la distancia hasta la estrella. Esta técnica, sin embargo, no sirve para los objetos lejanos, perque el ángulo es demasiado pequeño y el margen de error, muy grande.
Para medir la distancia hasta las estrellas próximas se utiliza la técnica del paralaje. Se trata de medir el ángulo que forman los objetos lejanos, la estrella que se observa y la Tierra, en los dos puntos opuestos de su órbita alrededor del Sol.
El diámetro de la órbita terrestre es de 300 millones de kms. Utilizando la trigonometría se puede calcular la distancia hasta la estrella. Esta técnica, sin embargo, no sirve para los objetos lejanos, perque el ángulo es demasiado pequeño y el margen de error, muy grande.
| Unidad | Concepto | equivalencia |
| Unidad astronómica (ua) | Distancia media entre la Tierra y el Sol. No se utiliza fuera del Sistema Solar. | 149.600.000 km |
| Año luz | Distancia que recorre la luz en un año. Si una estrella está a 10 años luz, la vemos tal como era hace 10 años. Es la más práctica. | 9.46 billones de km 63.235,3 ua |
| Pársec (paralaje-segundo) | Distancia de un cuerpo que tiene una paralaje de 2 segmentos de arco. La más "científica". | 30,86 billones de km 3,26 años luz 206.265 ua |
El brillo de los astros
El brillo (magnitud estelar) es un sistema de medida en que cada magnitud es 2,512 veces más brillante que la siguiente. Una estrella de magnitud 1 es 100 veces más brillante que una de magnitud 6. Las más brillantes tienen magnitudes negativas.
Únicamente hay 20 estrellas de magnitud igual o inferior a 1. La estrella más débil que se ha podido observar tiene una magnitud de 23.
Únicamente hay 20 estrellas de magnitud igual o inferior a 1. La estrella más débil que se ha podido observar tiene una magnitud de 23.
8.2. Gravitación universal
La gravitación es la propiedad de atracción mutua que poseen todos los objetos compuestos de materia. A veces se usa como el término "gravedad", aunque este se refiere únicamente a la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra
La gravitación es una de las cuatro fuerzas básicas que controlan las interacciones de la materia. Hasta ahora no han tenido los intentos de detectar las ondas gravitacionales que, según sugiere la teoría de la relatividad, podrían observarse cuando se perturba el campo gravitacional de un objeto de gran masa.
La ley de la gravitación, formulada por Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
La gravitación es una de las cuatro fuerzas básicas que controlan las interacciones de la materia. Hasta ahora no han tenido los intentos de detectar las ondas gravitacionales que, según sugiere la teoría de la relatividad, podrían observarse cuando se perturba el campo gravitacional de un objeto de gran masa.
La ley de la gravitación, formulada por Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
8.3. El efecto Doppler
La variación de la longitud de onda de la luz, radiación electromagnética y sonido de los cuerpos informa sobre su movimiento.
Cuando un vehículo se acerca oímos su motor más agudo que cuando se aleja. Igualmente, cuando una estrella o una galaxia se acercan, su espectro se desplaza hacia el azul y, si se alejan, hacia el rojo.
De momento, todas las galaxias observadas se desplazan hacia el rojo, es decir, se alejan de aquí.
De momento, todas las galaxias observadas se desplazan hacia el rojo, es decir, se alejan de aquí.
ACTIVIDADES SOBRE UNIDADES DE MEDIDA
VÍDEOS Y ANIMACIONES
9. TIPOS DE MATERIA Y RADIACIONES
Materia es todo lo que tiene masa. Toda la materia se compone de partículas. Son como pequeñísimas piezas que se unen para formar todo lo que vemos. Aunque también forman otro tipo de materia que no podemos ver, la materia oscura. De hecho, la mayor parte de la materia que compone el Universo es materia oscura.
Todo lo que tiene masa, por pequeña que sea, emite gravedad. Incluso nosotros mismos. En el Cosmos, la materia se atrae por esa gravedad. Se agrupa y forma desde las pequeñas moléculas hasta los planetas, las estrellas y los grandes cúmulos galácticos. La gravedad mantiene unida la materia. Aún así, la mayor parte de la materia no se concentra en las galaxias, sino en los inmensos espacios intergalácticos.
Todo lo que tiene masa, por pequeña que sea, emite gravedad. Incluso nosotros mismos. En el Cosmos, la materia se atrae por esa gravedad. Se agrupa y forma desde las pequeñas moléculas hasta los planetas, las estrellas y los grandes cúmulos galácticos. La gravedad mantiene unida la materia. Aún así, la mayor parte de la materia no se concentra en las galaxias, sino en los inmensos espacios intergalácticos.
9.1. La materia visible
La parte de la materia que podemos ver es sólo el 4% de la composición del Universo. La materia visible se llama materia ordinaria.
La materia ordinaria está formada por átomos. Puede estar en cuatro estados: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Pasa de un estado a otro al ganar o perder calor. La mayor parte de la materia visible del Universo está en estado de plasma, ya que es el que forma las estrellas.
La materia ordinaria está formada por átomos. Puede estar en cuatro estados: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Pasa de un estado a otro al ganar o perder calor. La mayor parte de la materia visible del Universo está en estado de plasma, ya que es el que forma las estrellas.
9.2. La materia oscura
En el Universo hay otro tipo de materia, que no podemos ver. Es la materia oscura o invisible. La cuarta parte del Universo conocido es materia oscura. Esto significa que hay mucha más cantidad de materia oscura que de materia visible.
La materia oscura no emite ni refleja ningún tipo de luz. No desprende ningún tipo de radiación, ni visible ni invisible. Por eso no podemos verla. Pero sabemos que existe porque sí emite gravedad, y nuestra tecnología la detecta. Su gravedad es tan grande que mueve los grandes cúmulos galácticos.
La composición de la materia oscura sigue siendo un misterio. Aunque se cree que podría estar formada por neutrinos y otras partículas aún desconocidas.
La materia oscura no emite ni refleja ningún tipo de luz. No desprende ningún tipo de radiación, ni visible ni invisible. Por eso no podemos verla. Pero sabemos que existe porque sí emite gravedad, y nuestra tecnología la detecta. Su gravedad es tan grande que mueve los grandes cúmulos galácticos.
La composición de la materia oscura sigue siendo un misterio. Aunque se cree que podría estar formada por neutrinos y otras partículas aún desconocidas.
Todos los objetos visibles del Cosmos, desde los planetas hasta los supercúmulos de galaxias, emiten algún tipo de radiación. Esta radiación es energía que viaja por el espacio. La luz que vemos es una pequeña parte de esa radiación, la que nuestros ojos pueden percibir.
Existen (es decir, conocemos) dos tipos de radiación cósmica: la radiación electromagnética y los rayos cósmicos.
Existen (es decir, conocemos) dos tipos de radiación cósmica: la radiación electromagnética y los rayos cósmicos.
9.3. La radiación electromagnética
Es la energía que emiten los cuerpos celestes y viaja por el espacio en forma de ondas. Se desplaza a la velocidad de la luz. La radiación electromagnética es, junto con la materia, el otro gran componente del Cosmos. Comprende las ondas de radio, las microondas, las ondas infrarrojas (calor), la luz visible, los rayos ultravioletas, los rayos X y los rayos gamma.
Nuestra atmósfera nos protege de la radiación electromagnética de más alta energía: los rayos gamma, los rayos X y parte de los rayos ultravioleta. De no ser así, la vida en la Tierra no sería posible.
Nuestra atmósfera nos protege de la radiación electromagnética de más alta energía: los rayos gamma, los rayos X y parte de los rayos ultravioleta. De no ser así, la vida en la Tierra no sería posible.
Nuestro Sol emite rayos cósmicos que llegan hasta la Tierra. El campo magnético de la Tierra desvía la mayoría. Pero son tan potentes que una pequeña parte consigue entrar en la atmósfera y atravesarla. A veces, las partículas cargadas pasan a las capas altas de la atmósfera por los Polos, y forman las auroras.
10. DESTINOS DEL UNIVERSO
La forma del Universo es una cuestión muy importante para la Cosmología, ya que el destino final del propio Universo depende de la forma que tenga. Sin embargo, aún hoy en día es imposible de averiguar.
La forma del Universo depende de su densidad, es decir, de la cantidad de masa y energía que posee. El problema es que no sabemos qué tamaño tiene el Universo ni cuánta energía y materia hay en total. Así que tampoco podemos calcular su densidad.
Las teorías de Einstein plantean tres posibles formas: cerrado, abierto, o plano. Aunque la forma del Universo continúa siendo un enigma, la mayoría de científicos opina que es casi plano.
Las teorías de Einstein plantean tres posibles formas: cerrado, abierto, o plano. Aunque la forma del Universo continúa siendo un enigma, la mayoría de científicos opina que es casi plano.
| Tipo de Universo | Densidad | Forma | Destino final |
| Universo cerrado | Alta | Esférica | Colapso y Big Crunch |
| Universo abierto | Baja | Silla de montar | Enfriamiento y Big Chill |
| Universo plano | Crítica | Plana | Expansión decelerada |
La forma y el destino del Universo
El Universo puede tener tres posibles formas:
Universo cerrado: si hay demasiada materia y energía, la densidad será muy alta. El Universo se curvará hacia dentro y tendrá forma de esfera. Será un Universo finito. La gravedad será más fuerte que la expansión, toda la materia acabará agrupándose y el Universo colapsará. Este final se denomina Big Crunch.
Universo abierto: si la densidad de materia y energía es muy baja, el Universo se curvará hacia afuera. Tendrá la forma de una silla de montar. Será un Universo infinito, en infinita expansión. La gravedad será tan débil que no podrá haber estrellas, ni planetas, ni siquiera átomos. La materia se separará y se desintegrará hasta quedar reducida a partículas elementales. El Universo se enfriará y morirá. Este final se llama Big Chill.
Universo plano: si la cantidad de materia y energía es la adecuada, la densidad será equilibrada. Es lo que se llama densidad crítica. Entonces el Universo será plano. La gravedad y la expansión estarán en equilibrio. El Universo se expandirá, pero cada vez más despacio.
Hoy se cree que el Universo es casi plano, pero aún existen muchas dudas, ya que está demostrado que el Universo se expande cada vez más rápidamente, y esto parece una contradicción con la teoría.
Universo cerrado: si hay demasiada materia y energía, la densidad será muy alta. El Universo se curvará hacia dentro y tendrá forma de esfera. Será un Universo finito. La gravedad será más fuerte que la expansión, toda la materia acabará agrupándose y el Universo colapsará. Este final se denomina Big Crunch.
Universo abierto: si la densidad de materia y energía es muy baja, el Universo se curvará hacia afuera. Tendrá la forma de una silla de montar. Será un Universo infinito, en infinita expansión. La gravedad será tan débil que no podrá haber estrellas, ni planetas, ni siquiera átomos. La materia se separará y se desintegrará hasta quedar reducida a partículas elementales. El Universo se enfriará y morirá. Este final se llama Big Chill.
Universo plano: si la cantidad de materia y energía es la adecuada, la densidad será equilibrada. Es lo que se llama densidad crítica. Entonces el Universo será plano. La gravedad y la expansión estarán en equilibrio. El Universo se expandirá, pero cada vez más despacio.
Hoy se cree que el Universo es casi plano, pero aún existen muchas dudas, ya que está demostrado que el Universo se expande cada vez más rápidamente, y esto parece una contradicción con la teoría.
Tradicionalmente, la cosmología imaginaba el Universo como un modelo lineal. Es decir, un Universo único con un principio y, probablemente, un final. Para el modelo lineal, el Big Bang es el comienzo de todo: el espacio, el tiempo, las leyes físicas y toda la materia y energía. Hay un único Universo y abarca todo lo que existe. Pero el modelo lineal tiene contradicciones y no resuelve todas las cuestiones. Por eso, se plantearon otros modelos.
Einstein planteó el modelo del Universo cíclico. Para el modelo cíclico, el Universo nace y muere infinitas veces. No hay un único Universo, sino infinitos. Cada Universo es el ciclo entre un Big Bang y el siguiente. El Universo se expande y contrae, de modo que empieza con un Big Bang y termina con un nuevo Big Bang. Cada vez que un Universo muere, otro nuevo comienza.
Universos paralelos
Para el modelo de Universos paralelos, existen muchos Universos al mismo tiempo. Aunque existen a la vez, son independientes y es imposible pasar de uno a otro. Sus leyes físicas son distintas y sólo algunos podrían tener vida. Los modelos más conocidos de Universos paralelos son los Universos burbuja y el multiverso.
Universos burbuja: nuevos Universos nacen de otros que ya existen. Un nuevo Universo puede nacer en cualquier momento y lugar del Cosmos. Se produce una inflación del espacio, como la que creó nuestro Universo, y un nuevo Universo comienza dentro de otro.
Multiverso: es consecuencia de las leyes de probabilidad de la mecánica cuántica. Plantea que, si el tiempo es infinito, todas las probabilidades acaban cumpliéndose. Cada probabilidad se cumple en un Universo paralelo. Así que habría Universos paralelos con otro "yo" exactamente idéntico, y Universos paralelos con otro "yo" totalmente distinto. Es una idea difícil de comprender.
Multiverso: es consecuencia de las leyes de probabilidad de la mecánica cuántica. Plantea que, si el tiempo es infinito, todas las probabilidades acaban cumpliéndose. Cada probabilidad se cumple en un Universo paralelo. Así que habría Universos paralelos con otro "yo" exactamente idéntico, y Universos paralelos con otro "yo" totalmente distinto. Es una idea difícil de comprender.
Un agujero de gusano es un túnel que conecta dos puntos del espacio-tiempo, o dos Universos paralelos. Nunca se ha visto uno y no está demostrado que existan, aunque matemáticamente son posibles.
Se les llama así porque se asemejan a un gusano que atraviesa una manzana por dentro para llegar al otro extremo, en vez de recorrerla por fuera. Así, los agujeros de gusano son atajos en el tejido del espacio-tiempo. Permiten unir dos puntos muy distantes y llegar más rápidamente que si se atravesara el Universo a la velocidad de la luz.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir. Tienen una entrada y una salida en puntos distintos del espacio o del tiempo. El túnel que los conecta está en el hiperespacio, que es una dimensión producida por una distorsión del tiempo y la gravedad.
Se les llama así porque se asemejan a un gusano que atraviesa una manzana por dentro para llegar al otro extremo, en vez de recorrerla por fuera. Así, los agujeros de gusano son atajos en el tejido del espacio-tiempo. Permiten unir dos puntos muy distantes y llegar más rápidamente que si se atravesara el Universo a la velocidad de la luz.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir. Tienen una entrada y una salida en puntos distintos del espacio o del tiempo. El túnel que los conecta está en el hiperespacio, que es una dimensión producida por una distorsión del tiempo y la gravedad.
¿Se puede viajar en el tiempo?
Una cosa es que existan los agujeros de gusano y otra muy distinta que puedan utilizarse para viajar en el espacio y el tiempo.
La novela "Contacto", de Carl Sagan proponía un viaje a través de un agujero de gusano. Esto hizo que mucho lo creyeran posible. Pero es sólo ciencia ficción. Los científicos creen que un agujero de gusano tiene una vida muy corta. Se abre y vuelve a cerrarse rápidamente. La materia quedaría atrapada en él o, aunque consiguiera salir por el otro extremo, no podría volver. Evidentemente, tampoco podríamos elegir adónde nos llevaría.
Según la relatividad general, es posible viajar al futuro, pero no al pasado. Si se pudiera viajar al pasado, podríamos alterar la Historia, por ejemplo, haicendo que nunca naciéramos. Sería algo imposible.
La novela "Contacto", de Carl Sagan proponía un viaje a través de un agujero de gusano. Esto hizo que mucho lo creyeran posible. Pero es sólo ciencia ficción. Los científicos creen que un agujero de gusano tiene una vida muy corta. Se abre y vuelve a cerrarse rápidamente. La materia quedaría atrapada en él o, aunque consiguiera salir por el otro extremo, no podría volver. Evidentemente, tampoco podríamos elegir adónde nos llevaría.
Según la relatividad general, es posible viajar al futuro, pero no al pasado. Si se pudiera viajar al pasado, podríamos alterar la Historia, por ejemplo, haicendo que nunca naciéramos. Sería algo imposible.
Aunque la mayor parte del espacio que podemos observar está vacío, es inevitable que nos fijemos en esos puntitos que brillan. No es que el espacio vacío carezca de interés. Simplemente, las estrellas llaman la atención.
A causa de la atracción gravitatoria, la materia de las estrellas tiende a concentrarse en su centro. Pero eso hace que aumente su temperatura y presión. A partir de ciertos límites, este aumento provoca reacciones nucleares que liberan energia y equilibran la fuerza de la gravedad, con lo que el tamaño de la estrella se mantiene más o menos estable durante un tiempo, emitiendo al espacio grandes cantidades de radiación, entre ellas, por supuesto, la luminosa.
Sin embargo, dependiendo de la cantidad de materia reunida en un astro y del momento del ciclo en el que se encuentra, se pueden dar fenómenos y comportamientos muy diversos. Enanas, gigantes, dobles, variables, cuásares, púlsares, agujeros negros, ... En este capítulo vamos a dar una visión general sobre las estrellas, sus tipos, sus comportamientos y su evolución.
A causa de la atracción gravitatoria, la materia de las estrellas tiende a concentrarse en su centro. Pero eso hace que aumente su temperatura y presión. A partir de ciertos límites, este aumento provoca reacciones nucleares que liberan energia y equilibran la fuerza de la gravedad, con lo que el tamaño de la estrella se mantiene más o menos estable durante un tiempo, emitiendo al espacio grandes cantidades de radiación, entre ellas, por supuesto, la luminosa.
Sin embargo, dependiendo de la cantidad de materia reunida en un astro y del momento del ciclo en el que se encuentra, se pueden dar fenómenos y comportamientos muy diversos. Enanas, gigantes, dobles, variables, cuásares, púlsares, agujeros negros, ... En este capítulo vamos a dar una visión general sobre las estrellas, sus tipos, sus comportamientos y su evolución.
12. ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
Tamaño del Universo visible
El límite del Universo visible desde la Tierra está a 46.500 millones de años luz, en todas las direcciones. Es decir, un diámetro de 93.000 millones de años luz. Un año luz son 9'46 billones de kilómetros. El cálculo es enorme, y aún así, es sólo la parte del Universo que podemos ver. Tras el Big Bang, el Universo se expandió tan rápidamente que parte de su luz aún no ha llegado hasta nosotros y, por eso, no podemos verlo.
Pero si el Universo sólo tiene 13.700 millones de años, ¿cómo puede haber objetos más alejados? No es posible que se hayan alejado más rápidamente que la velocidad de la luz. La respuesta es la inflación del Universo.
La inflación es el origen de todo: del propio espacio, del tiempo, y de todas las leyes físicas, incluido el límite de la velocidad de la luz. Todo se crea en la propia inflación. Así que la inflación del Universo no está sometida al límite de la velocidad de la luz. La inflación crea nuevo espacio entre los objetos y los aleja.
La inflación es el origen de todo: del propio espacio, del tiempo, y de todas las leyes físicas, incluido el límite de la velocidad de la luz. Todo se crea en la propia inflación. Así que la inflación del Universo no está sometida al límite de la velocidad de la luz. La inflación crea nuevo espacio entre los objetos y los aleja.
La materia del Universo está ordenada. La fuerza de gravedad hace que la materia se agrupe formando estructuras. Desde las más simples, como las estrellas o los sistemas solares, hasta las gigantescas murallas de galaxias. Aún así, la expansión del Universo hace que las distintas estructuras se alejen unas de otras a gran velocidad.
Las estructuras más distantes son las más grandes y antiguas. Se formaron cuando el Universo aún era muy joven, y ayudan a conocer su evolución.
Las estructuras más distantes son las más grandes y antiguas. Se formaron cuando el Universo aún era muy joven, y ayudan a conocer su evolución.
Jerarquía de estructuras
Estructuras menores: son los cuerpos celestes, como los planetas y las estrellas, y las pequeñas agrupaciones, como nuestro Sistema Solar.
Galaxias: son estructuras intermedias. Agrupan familias de estrellas, gas, polvo y materia oscura. Sólo en el universo visible hay más de 100.000 millones, y pueden agrupar billones de estrellas. Muchas tienen un agujero negro en su centro. Nuestra galaxia es la Vía Láctea.
Cúmulos de galaxias: son conjuntos de galaxias envueltos en gas caliente. Su diámetro alcanza varios millones de años luz. Las galaxias giran unas en torno a otras, unidas por la gravedad. A veces chocan o se absorben unas a otras. La Vía Láctea pertenece a un cúmulo llamado Grupo Local, formado por 25 galaxias.
Supercúmulos de galaxias: Son conjuntos de cúmulos de galaxias. Miden cientos de millones de años luz. Forman grandes capas por todo el Universo visible. El Grupo Local forma parte del Supercúmulo de Virgo.
Cúmulos de galaxias: son conjuntos de galaxias envueltos en gas caliente. Su diámetro alcanza varios millones de años luz. Las galaxias giran unas en torno a otras, unidas por la gravedad. A veces chocan o se absorben unas a otras. La Vía Láctea pertenece a un cúmulo llamado Grupo Local, formado por 25 galaxias.
Supercúmulos de galaxias: Son conjuntos de cúmulos de galaxias. Miden cientos de millones de años luz. Forman grandes capas por todo el Universo visible. El Grupo Local forma parte del Supercúmulo de Virgo.
El Universo observable tiene forma de esfera, con la Tierra en su centro. Así que podemos ver la misma distancia en todas las direcciones.
El límite del Universo observable se llama horizonte de luz cósmica. Los objetos situados en ese horizonte son los más lejanos que podemos ver. Su luz partió hacia nosotros casi desde el origen del Universo, hace 13.700 millones de años. Así que los vemos tal y como eran hace más de 13.000 millones de años. Por eso son tan importantes para conocer la evolución del Universo.
Pero, como el Universo se expande, en realidad esos objetos se hallan mucho más lejos. Actualmente, están ya a 46.500 millones de años luz.
El límite del Universo observable se llama horizonte de luz cósmica. Los objetos situados en ese horizonte son los más lejanos que podemos ver. Su luz partió hacia nosotros casi desde el origen del Universo, hace 13.700 millones de años. Así que los vemos tal y como eran hace más de 13.000 millones de años. Por eso son tan importantes para conocer la evolución del Universo.
Pero, como el Universo se expande, en realidad esos objetos se hallan mucho más lejos. Actualmente, están ya a 46.500 millones de años luz.
El Universo observable a simple vista
La parte del Universo que vemos a simple vista se llama esfera celeste. Es una esfera imaginaria, con la Tierra en el centro, donde se sitúan las constelaciones. Alcanza hasta los 2'5 millones de años luz.
Lo más lejano que puede verse es la vecina galaxia de Andrómeda, y las dos galaxias satélite de la Vía Láctea: la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes. Todo lo demás, pertenece a nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Lo más lejano que puede verse es la vecina galaxia de Andrómeda, y las dos galaxias satélite de la Vía Láctea: la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes. Todo lo demás, pertenece a nuestra galaxia, la Vía Láctea.
ACTIVIDADES SOBRE LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo.
En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.Todos los componentes de la galaxia giran alrededor del centro.
En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.Todos los componentes de la galaxia giran alrededor del centro.
| Galaxias vecinas | Distancia (Años luz) |
| Nubes de Magallanes | 200.000 |
| Osa Menor | 300.000 |
| Andrómeda (M31) | 2.200.000 |
| El Triángulo (M33) | 2.700.000 |
13.1. Tamaños y formas de las galaxias
Hay galaxias enormes como Andrómeda, o pequeñas como su vecina M32. Las hay en forma de globo, de lente, planas, elípticas, espirales (como la nuestra) o formas irregulares. Las galaxias se agrupan formando "cúmulos de galaxias".
La galaxia grande más cercana es Andrómeda. Es el doble de grande que la Via Láctea.
La galaxia grande más cercana es Andrómeda. Es el doble de grande que la Via Láctea.
Las galaxias tienen un origen y una evolución
Las primeras galaxias se empezaron a formar 1.000 millones de años después del Big-Bang. Las estrellas que las forman tienen un nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es una estrella formada por elementos de estrellas anteriores muertas.
Muchos nucleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.
Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero, en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla.
Muchos nucleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.
Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero, en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla.
En 1930 Hubble clasificó las galaxias en elípticas, espirales e irregulares, siendo las dos primeras las más frecuentes.
Galaxias elípticas
Algunas galaxias tienen un perfil globular completo con un núcleo brillante. Estas galaxias, llamadas elípticas, contienen una gran población de estrellas viejas, normalmente poco gas y polvo, y algunas estrellas de nueva formación. Las galaxias elípticas tienen gran variedad de tamaños, desde gigantes a enanas.Hubble simbolizó las galaxias elípticas con la letra E
Galaxias espirales
Las galaxias espirales son discos achatados que contienen no sólo algunas estrellas viejas sino también una gran población de estrellas jóvenes, bastante gas y polvo, y nubes moleculares que son el lugar de nacimiento de las estrellas. Las galaxias espirales se designan con la letra S.
Existen otras galaxias llamadas lenticulares barradas identificadas como SO
Galaxias irregulares
Las galaxias irregulares se simbolizan con la letra I ó IR, aunque suelen ser enanas o poco comunes. Se engloban en este grupo aquellas galaxias que no tienen estructura y simetría bien definidas.
Las galaxias irregulares se sitúan generalmente próximas a galaxias más grandes, y suelen contener grandes cantidades de estrellas jóvenes, gas y polvo cósmico.
Las galaxias irregulares se sitúan generalmente próximas a galaxias más grandes, y suelen contener grandes cantidades de estrellas jóvenes, gas y polvo cósmico.
Casi todas las galaxias tienen un agujero negro en su centro. Mientras el agujero negro está activo, atrapa y engulle toda la materia que le rodea, como un remolino. Cuando ya no tiene capacidad para engullir más, la materia continúa girando en torno a él, pero ya no cae dentro. Las galaxias cuyo agujero negro aún está activo se llaman galaxias activas.
Las galaxias activas se distinguen por su forma y por la gran cantidad de radiación que emiten. El agujero negro del núcleo está rodeado de un brillante disco de materia, polvo y gas muy calientes. Se llama disco de acreción, y gira en espiral mientras emite radiación de alta energía. Desde los polos, el agujero negro lanza al espacio enormes chorros de partículas, que pueden medir miles de años luz de longitud.
La Vía Láctea también fue una galaxia activa en el pasado.
Tipos de galaxias activas
Se conocen tipos de galaxias activas: los quásares y las radiogalaxias
Los quásares son los objetos más lejanos y de mayor energía que se conocen. Están a miles de millones de años luz de la Tierra. Los vemos tal y como eran en el pasado, cuando las galaxias aún se estaban formando. Son los objetos más brillantes del Universo, aunque están tan lejos que su luz nos llega muy débilmente. Casi todas las galaxias activas que se conocen son quásares.
Los quásares son los objetos más lejanos y de mayor energía que se conocen. Están a miles de millones de años luz de la Tierra. Los vemos tal y como eran en el pasado, cuando las galaxias aún se estaban formando. Son los objetos más brillantes del Universo, aunque están tan lejos que su luz nos llega muy débilmente. Casi todas las galaxias activas que se conocen son quásares.
Las radiogalaxias son objetos más cercanos y también muy brillantes. Emiten rayos X, radiación infrarroja y ondas de radio. Su radiación es tan grande, que son la principal fuente de ondas de radio de todo el Cosmos.
Las galaxias más cercanas a la Vía Láctea son las que pertenecen al llamado Grupo Local. Se ven fácilmente con un telescopio de aficionado. Algunas, como Andrómeda y las Nubes de Magallanes, pueden observarse incluso a simple vista.
Alrededor de la Via Láctea orbitan algunas galaxias enanas.
Galaxias cercanas más importantes
Andrómeda: a 2'5 millones de años luz de la Tierra. Es una espiral gigante, el doble de tamaño que la Vía Láctea. Es la galaxia más grande del Grupo Local. Contiene cientos de miles de millones de estrellas y gran cantidad de nebulosas. En su centro hay un agujero negro supermasivo. Es muy brillante y es el objeto más lejano que puede verse a simple vista. Se calcula que dentro de unos 6.000 millones de años, la Vía Láctea y Andrómeda chocarán.
Pequeña y Gran Nube de Magallanes: son dos galaxias satélite de la Vía Láctea. Esto significa que la Vía Láctera las atrae con su gravedad, y en el futuro formarán parte de ella. Son galaxias enanas e irregulares, con muchas nebulosas y estrellas jóvenes.
Pequeña y Gran Nube de Magallanes: son dos galaxias satélite de la Vía Láctea. Esto significa que la Vía Láctera las atrae con su gravedad, y en el futuro formarán parte de ella. Son galaxias enanas e irregulares, con muchas nebulosas y estrellas jóvenes.
| Galaxia | Distancia (años luz) | Diámetro (años luz) |
| Gran Nube de Magallanes | 170.000 | 20.000 |
| Pequeña Nube de Magallanes | 210.000 | 15.000 |
| Andrómeda | 2.500.000 | 250.000 |
Las galaxias cercanas se atraen por efecto de su gravedad y se agrupan en cúmulos.
El Grupo Local tiene un diámetro de 4 millones de años luz y reúne unas 30 galaxias. Se trata de un cúmulo todavía joven que forma parte de una estructura todavía mayor, llamada Supercúmulo de Virgo.
El Grupo Local tiene un diámetro de 4 millones de años luz y reúne unas 30 galaxias. Se trata de un cúmulo todavía joven que forma parte de una estructura todavía mayor, llamada Supercúmulo de Virgo.
El Grupo Local tiene tres galaxias principales en forma de espiral: Andrómeda, Vía Láctea . El resto son galaxias enanas que orbitan en torno a estas tres grandes. Se llaman galaxias satélite.
13.2. La Vía Láctea
Es la segunda galaxia más grande del Grupo Local. Aún así, es la mitad del tamaño de Andrómeda.
Es la segunda galaxia más grande del Grupo Local. Aún así, es la mitad del tamaño de Andrómeda.
La Pequeña y la Gran Nube de Magallanes son dos galaxias enanas que actualmente están chocando con la Vía Láctea y en el futuro pasarán a formar parte de ella.
En noches serenas podemos ver una franja blanca que atraviesa el cielo de lado a lado, con muchas estrellas.
Los romanos la llamaron "Camino de Leche", que es lo que significa via lactea en latín.
Los romanos la llamaron "Camino de Leche", que es lo que significa via lactea en latín.
La Vía Láctea es nuestra galaxia
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos 20.000 del extremo.
La Via Láctea és una galaxia grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. En total wide unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz. Se cree que contiene un poderoso agujero negro.
Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos.
La Via Láctea és una galaxia grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. En total wide unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz. Se cree que contiene un poderoso agujero negro.
Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos.
Del centro nacen cuatro brazos: Brazo de Perseo, Brazo de Orión, Brazo de Sagitario y Brazo de Cruz Centauro. Forman un disco que gira lentamente en espiral. En los brazos están las estrellas más jóvenes, las blancas y azules. También hay muchas nebulosas, donde se forman nuevas estrellas.
La Tierra está a 25.000 años luz del centro de la galaxia, en una zona poco poblada del Brazo de Orión. Nuestro Sistema Solar tarda 225 millones de años en dar una vuelta completa a la Vía Láctea.
Las estrellas no aparecen de forma aislada, sinó formando grupos que llamamos "cúmulos". Un cúmulo de estrellas, es un grupo de estrellas relacionadas que se mantienen juntas por efecto de la gravitación.
Los cúmulos de estrellas se clasifican en dos grupos:
Los cúmulos de estrellas se clasifican en dos grupos:
- cúmulos abiertos, que no poseen forma definida, están formados por unos cientos estrellas jóvenes
- cúmulos globulares, que son casi esféricos con estrellas muy viejas.
ANIMACIONES
14. NEBULOSAS
Son grandes nubes de gas y polvo interestelar, donde nacen las estrellas.
Al principio, las nebulosas son frías y oscuras. A medida que el material interestelar se concentra, la presión y la temperatura en el centro de la nebulosa aumentan. Cuando consiguen acumular la suficiente cantidad de materia, en el interior de la nebulosa nace una estrella.
Al principio, las nebulosas son frías y oscuras. A medida que el material interestelar se concentra, la presión y la temperatura en el centro de la nebulosa aumentan. Cuando consiguen acumular la suficiente cantidad de materia, en el interior de la nebulosa nace una estrella.
La nueva estrella calienta la nebulosa. El gas caliente se ilumina y la nebulosa oscura se convierte en una nebulosa de emisión.
Materia interestelar
Está formada los gases y partículas de polvo que hay entre las estrellas y las galaxias. La mayor parte no es visible, pero se puede detectar a través de sus efectos gravitatorios y de sus emisiones electromagnéticas
| 15. IDEAS FUNDAMENTALES |
| ||
16. ACTIVIDADES REPASO
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